圍長 (圖論)

在图论中,一個圖的圍長定義為這個圖所包含的最短環長。 若這個圖是無環圖,它的圍長則定義做無窮大。 舉例來說,4-環(正方形)的圍長是 4。

籠 (Cage)
最小的圍長為 g 的三次圖(3-正則圖)稱做 g-籠(或是 (3,g)-籠)。佩特森圖是唯一的 5-籠,Heawood graph 則是唯一的 6-籠,McGee graph 是唯一的 7-籠,Tutte eight cage 是唯一的 8-籠。 對特定的圍長來說,可能會存在不只一個籠。比如,存在三個不同構的 10-籠,分別都有 70 條邊:Balaban 10-cage、Harries graph、Harries–Wong graph。
File:Petersen1 tiny.svg|The Petersen graph has a girth of 5
File:Heawood_Graph.svg|The Heawood graph has a girth of 6
File:McGee graph.svg|The McGee graph has a girth of 7
File:Tutte eight cage.svg|The Tutte–Coxeter graph (Tutte eight cage) has a girth of 8

圍長與圖染色
給定任意正整數g和\chi,存在一幅圖,其圍長不小於g,同時色數不小於\chi。例如,無三角形,且色數為4,然後重複採用構造法(格勒奇圖亦是以此法可得),即得任意大色數而無三角形的圖。埃尔德什·帕尔最先用證明一般的結論:

取n個頂點的随机图,每兩點之間各自獨立地以n^{(1-g)/g}概率連邊,則當n趨向無窮時,大概率(趨向於1)該圖中
長度不逾g的環總數不超過n/2,同時沒有n/(2k)大小的獨立集。所以,在每個短環中移除一點,餘下的子圖至少有n/2點,圍長大於g,但染色時,每種顏色的點數不能超過n/(2k),即需要至少k種色。

若不用概率論證,亦可明確構造圍長和色數皆大的圖,例如有限域上某些線性群的凱萊圖。此類例子同時屬,擴展系數大。

參考文獻

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