การระบายสีกราฟ

ระบายสีกราฟโดยใช้จำนวนสีให้น้อยที่สุด

เกี่ยวกับเครื่องคำนวณนี้

เครื่องคำนวณการระบายสีกราฟหาเลขรงค์ χ(G) คือจำนวนสีน้อยที่สุดที่ใช้ระบายจุดยอดของกราฟโดยไม่มีเส้นเชื่อมใดเชื่อมจุดยอดสองจุดที่มีสีเดียวกัน และแสดงการระบายสีที่เหมาะสมที่สุดหนึ่งแบบ ป้อนจำนวนจุดยอดและรายการเส้นเชื่อม เครื่องจะคำนวณ χ อย่างแม่นตรงด้วยการค้นหาแบบ branch-and-bound แสดงดีกรีสูงสุด Δ และกลุ่มย่อยบริบูรณ์ที่ใหญ่ที่สุด ω (ขอบเขตล่างของ χ) แจ้งกราฟสองส่วนและกราฟบริบูรณ์ และวาดกราฟที่ระบายสีแล้ว มีประโยชน์สำหรับการจัดตารางเวลา การจัดสรรรีจิสเตอร์ การระบายสีแผนที่ และการศึกษาเลขรงค์

วิธีระบายสีกราฟ

  1. ป้อนจำนวนจุดยอด ซึ่งมีหมายเลข 1 ถึง n
  2. ระบุเส้นเชื่อมเป็นคู่ เช่น 1-2, 2-3 หนึ่งคู่ต่อหนึ่งการเชื่อมต่อ
  3. อ่านเลขรงค์ χ(G) และสีที่กำหนดให้จุดยอดแต่ละจุด
  4. เปรียบเทียบ χ กับกลุ่มย่อยบริบูรณ์ที่ใหญ่ที่สุด ω เพื่อดูว่าทำไมจึงต้องใช้จำนวนสีเท่านั้น หรือโหลดตัวอย่างสำเร็จรูปเพื่อสำรวจ

ตัวอย่างที่พบบ่อย

  • สามเหลี่ยม (K₃) ต้องใช้ 3 สี เพราะจุดยอดทุกคู่อยู่ติดกัน
  • วัฏจักรคู่เป็นกราฟสองส่วนและใช้เพียง 2 สี ส่วนวัฏจักรคี่อย่าง C₅ ต้องใช้ 3 สี
  • กราฟบริบูรณ์ Kₙ ต้องใช้ n สีพอดี
  • กลุ่มย่อยบริบูรณ์ที่ใหญ่ที่สุดขนาด ω บังคับให้ใช้อย่างน้อย ω สี ดังนั้น χ(G) ≥ ω
  • กราฟกรอตซ์ต้องใช้ 4 สีแม้ไม่มีสามเหลี่ยมเลย χ จึงมากกว่าขนาดกลุ่มย่อยบริบูรณ์ได้

คำถามที่พบบ่อย

เลขรงค์คืออะไร?

เลขรงค์ χ(G) คือจำนวนสีที่น้อยที่สุดที่ใช้ระบายจุดยอดของกราฟ โดยไม่มีเส้นเชื่อมใดเชื่อมจุดยอดสองจุดที่มีสีเดียวกัน

หาจำนวนสีที่น้อยที่สุดได้อย่างไร?

เนื่องจากกราฟมีขนาดเล็ก เครื่องคำนวณจึงค้นหาอย่างแม่นตรง: ลอง 1 สี แล้ว 2 สี ไปเรื่อย ๆ และให้ผลเป็นจำนวนแรกที่มีการระบายสีที่ถูกต้อง จำนวนนั้นรับประกันว่าเป็นค่าน้อยที่สุดจริง

ดีกรีสูงสุดและกลุ่มย่อยบริบูรณ์ที่ใหญ่ที่สุดคืออะไร?

ดีกรีสูงสุด Δ คือจำนวนเส้นเชื่อมที่มากที่สุดที่มาบรรจบที่จุดยอดใดจุดหนึ่ง กลุ่มย่อยบริบูรณ์ที่ใหญ่ที่สุด ω คือเซตของจุดยอดที่ใหญ่ที่สุดซึ่งทุกจุดอยู่ติดกันหมด เนื่องจากจุดเหล่านั้นต้องมีสีต่างกันทั้งหมด χ(G) จึงมีค่าอย่างน้อย ω

ทำไมกราฟที่ไม่มีสามเหลี่ยมยังอาจต้องใช้หลายสี?

กลุ่มย่อยบริบูรณ์ขนาดใหญ่บังคับให้ใช้หลายสี แต่ไม่ใช่เหตุผลเดียว วัฏจักรคี่และกราฟอย่างกราฟกรอตซ์ต้องใช้สีเพิ่มแม้ไม่มีสามเหลี่ยมเลย χ(G) จึงอาจมากกว่าขนาดกลุ่มย่อยบริบูรณ์

มีข้อจำกัดเรื่องขนาดกราฟหรือไม่?

มี การระบายสีกราฟแบบแม่นตรงเป็นปัญหาที่คำนวณยาก เครื่องคำนวณจึงจำกัดกราฟไว้ที่ 12 จุดยอดเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ทันทีและถูกต้องเคร่งครัด