隨機圖

數學中,隨機圖是指圖形概率分佈的一般術語。隨機圖可以僅通過概率分佈或生成它們的隨機過程來描述。隨機圖的理論在於圖理論概率理論之間的相交。從數學角度來看,隨機圖用於回答有關典型圖的屬性的問題。它的實際應用都可以在需要對複雜網絡進行建模的所有領域中找到 - 因此,許多隨機圖模型都是已知的,反映了不同領域遇到的各種複雜網絡的類型。在數學上下文中,隨機圖幾乎完全指ERDőS -Rényi隨機圖模型。在其他情況下,任何圖形模型都可以稱為隨機圖

楷模

通過從一組n個孤立的頂點開始,並隨機添加它們之間的連續邊緣,從而獲得隨機圖。該研究在該領域的目的是確定圖表的特定特性可能出現在哪個階段。不同的隨機圖模型在圖上產生不同的概率分佈。最常見研究是埃德加·吉爾伯特 Edgar Gilbert 帶有符號

密切相關的模型, ERDőS -Rényi模型表示Gnm ),將同等的概率分配給所有具有M邊的圖形。在0≤m≤n情況下, gnm )具有元素和每個元素都有概率 。後一個模型可以看作是隨機圖過程的特定時間( M )的快照 ,這是一個隨機過程,從n個頂點開始,沒有邊緣,在每個步驟中,從一組缺失的邊緣均均勻地添加了一個新的邊緣。

相反,如果我們從無限的頂點開始,然後再次讓每個可能的邊緣以0 < p <1的概率獨立發生,那麼我們得到一個稱為無限隨機圖的對象G。除了p是0或1的微不足道的情況外,此類g幾乎肯定具有以下屬性:

給定任何n + m元素V中有一個頂點C ,該頂點與每個頂點並且不毗鄰任何

事實證明,如果頂點集是可計數的,則具有,只有單個圖形,即rado圖。因此,任何無數的無限隨機圖幾乎都是Rado圖,因此,該圖有時被稱為隨機圖。但是,對於不可數的圖,類似結果並非如此,其中有許多(非同形)圖滿足上述屬性。

另一個概括吉爾伯特(Gilbert)隨機圖模型的模型是隨機點產品模型。隨機點產物圖與每個頂點一個真實向量相關聯。任何頂點uv之間的邊緣紫外線的概率是其各自向量的點產物uv的一定函數。

網絡概率矩陣通過邊緣概率隨機圖模型,該圖表示概率那個給定的邊緣存在指定的時間段。該模型可擴展到指導和無方向性。加權和未加權;以及靜態或動態圖結構。

對於M pn ,其中n是可能的最大邊數,兩個最廣泛的模型GNM )和GNP )幾乎可以互換。

隨機常規圖構成一種特殊情況,其屬性通常與隨機圖不同。

一旦我們擁有一個隨機圖的模型,圖形上的每個函數都將成為一個隨機變量。該模型的研究是確定是否可能發生財產的可能性,或者至少估計可能發生的概率。

術語

隨機圖上下文中“幾乎每個”一詞是指空間和概率的序列,因此誤差概率往往為零。

特性

隨機圖的理論研究隨機圖的典型特性,該圖具有從特定分佈中繪製的圖形概率高的典型特性。例如,我們可能會要求給定的值概率是什麼連接。在研究此類問題時,研究人員經常集中於隨機圖的漸近行為,各種概率融合為AS的值增長很大。滲濾理論是隨機圖的連接性,尤其是無限大圖的連接性。

滲透與圖形的魯棒性有關(也稱為網絡)。給定一個隨機圖節點和平均程度 。接下來,我們隨機刪除分數節點,只留下一小部分 。存在關鍵的滲透閾值下面的網絡在上面時變成碎片存在一個巨大的連接組件。

局部滲透是指刪除鄰居的節點,下一個最近的鄰居等,直到一小部分從網絡中刪除了來自網絡的節點。結果表明,對於帶有泊松分佈的隨機圖完全與隨機去除一樣。

隨機圖被廣泛用於概率方法中,其中人們試圖證明具有某些屬性的圖。隨機圖上的屬性的存在通常可以通過szemerédi規律性引理表示該屬性幾乎在所有圖上的存在。

隨機的常規圖中, - 帶有這樣是自然數量, , 和甚至。

圖的度序列僅取決於集合中的邊數

如果邊緣, 在隨機圖中, 足夠大以確保幾乎每個最低學位至少1,然後幾乎每個已連接,如果是,幾乎每個有一個完美的匹配。特別是,當最後一個隔離的頂點幾乎在每個隨機圖中消失時,圖就可以連接。

均勻數量的頂點上的幾乎每個圖形過程都將最低度提高到1或隨機圖,略高於邊緣和接近1的概率可確保該圖具有完整的匹配,但最多只有一個頂點。

對於一些常數 ,幾乎所有標記的圖形頂點和至少邊緣是漢密爾頓人。隨著概率趨於1,將最小程度提高到2的特定邊緣使圖型漢密爾頓。

隨機圖的屬性可能會在圖形轉換下改變或保持不變。例如, Mashaghi A.等。係數。

染色

給定一個隨機圖N 帶有頂點vg )= {1,..., n },通過顏色數的貪婪算法,可以用顏色1,2,... (頂點1彩色1,頂點2是彩色1,如果它不與頂點1相鄰,否則顏色為2等)。到目前為止,給出許多Q顏色的隨機圖的正確色素的數量仍然未知。具有參數n的隨機圖的色度多項式的零和邊緣M或連接概率P的縮放比例已使用基於符號模式匹配的算法進行了經驗研究。

隨機樹

隨機樹是由隨機過程形成的樹木。在大量的n和大小mn )的隨機圖中, k級的樹成分數的分佈是漸近的泊松。隨機樹的類型包括統一的樹木隨機最小的跨越樹隨機二進制樹Treap快速探索隨機樹布朗樹隨機森林

條件隨機圖

考慮在概率空間上定義的給定隨機圖模型然後讓是一個真正的有價值函數,可以分配給每個圖中的每個圖 M屬性的向量。固定條件隨機圖是概率度量的模型將零概率分配給所有圖表,以便'

特殊情況是條件均勻的隨機圖,其中將同等概率分配給具有指定屬性的所有圖。當調節信息不一定是邊緣M的數量時,而是任何其他任意的圖形屬性,它們可以看作是ERDőS -Rényi模型GNM )的概括(n,m) 。在這種情況下,很少有分析結果可用,需要模擬才能獲得平均特性的經驗分佈。

歷史

最早使用隨機圖模型是Helen Hall JenningsJacob Moreno於1938年在研究中考慮了“機會社會圖”(有指導性的ERDőS-Rényi模型),以比較比較其網絡數據中回報鏈接的分數與隨機模型的分數。另一種用途,名稱為“隨機淨”,是Ray SolomonoffAnatol Rapoport在1951年使用的,使用了有向圖的模型,該圖形具有固定的外觀和隨機選擇的附件。

PaulErdősAlfrédRényi在其1959年的“隨機圖上”的“隨機圖”中首次定義了隨機圖的Erdős–Rényi模型,並由Gilbert獨立於他的論文“隨機圖”。

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