5种图同构算法的比较

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证明不同构问题回答

证明不同构问题回答

证明不同构证明不同构在离散数学中,不同构是指两个结构可以通过某种方式重排其元素而变得相同。

如何证明两个离散结构是不同构的,可能是许多数学领域中最基本和有挑战性的问题之一。

本文将展示一种通过算法证明两个无向图不同构的方法。

步骤如下:1. 首先,将两个无向图标准化为同样的形式。

我们可以选择使用邻接矩阵或邻接表来表示两个图形。

2. 然后,比较两个图形的顶点数。

如果它们不同,那么它们必然不同构。

如果它们相同,我们可以继续下一步。

3. 接下来,我们检查两个图形的度序列是否相同。

图形的度序列是一个包含每个顶点度数的列表。

如果两个度序列不同,那么它们必然不同构。

如果它们相同,我们可以继续下一步。

4. 然后,我们选择任意一个顶点作为起点,并使用类似于深度优先搜索(DFS)的算法来遍历图形。

对于遍历的每个节点,我们按照相邻点的列表对它们进行排序,并将结果存储在一个字符串中。

5. 最后,比较两个图形生成的字符串。

如果它们是不同的,那么它们必然不同构。

否则它们是同构的。

这个算法的正确性可以通过一些简单的想法来证明。

首先,度数序列的比较可以用来排除两个不同构的图形。

其次,通过从相同的起点开始使用DFS遍历两个图形,我们可以保证我们以相同的顺序访问它们的节点。

最后,根据相邻点的列表的排序结果,我们可以生成两个图形的对应字符串。

如果这些字符串相同,那么这两个图形是同构的。

通过使用这个算法,我们可以非常容易地证明两个无向图是否同构。

因此,这是一个很有用的工具,在不同的离散数学问题中都有广泛的应用。

遗传算法在图同构判定中的应用与实现

遗传算法在图同构判定中的应用与实现

都 等 于0 。这种 编 码方 式 虽然 最 自然 ,但 是与 这种 编 码方 法 所对 应 的交 叉 运 算和 变异 运 算实现 起 来 的难度 就 比较 的大 。 因为常 规 的交叉 运算 和变 异 运 算 会 使 种群 产 生 不 满 足 问题 约束 性 条 件 的 矩 阵 P ( 能 P 是 置 换 矩 可 不
按 照遗 传算法 的基 本步 骤 ,开始进0 O 1 0 G0 否 同构的判 定 。 行对 q 与 2 是 0 O O
2对置 换矩眸 编码
O O O 0 O l O 0
O O O l O 0 O 对 于编 码方 案 的确定 ,决 定采 取符1号编码 的方法 。具 体的说 就是 :对
0目 育 l








图 的 同 构 判 定 问 题 是 图 论 科 学 中的 基 本 问题 之 一 , 而要 判 定 两 个 图是 否 同构 却 不 是 一 个 简 单 的 问题 。 到 目前 为 止 ,多 数 的学 者 认 为 图 的 同 构 判 定 问题 属 于N 一 全 问 题 , 即是 介 于P P完 问题 和N 问 题 之 间 的一 P
(1 G) =
O 0
O O
0 0 1 0 l 0
( = G)
O l l O O O O 1 1 0 l O O 0 O l l l O 0 O O 1 O
O 0 O O 0 O O O O O
O l
O 0 0 O O O
定 其 同构 性 。用 计 算 机 来 自动 识 别 汉 字 , 是 当 前 热 门 的 一 个 研 究 领
域 , 而且 取 得 了 长足 的 进 展 。 汉 字 数 量 繁 多 , 而且 有 许 多 字 形 相 近 的 字 。 区分 、识 别 这类 汉 字 , 圈 的 同构 判 定 方 法 也 是一 个 有 力 的 工 具 。

ddf-gml指数

ddf-gml指数

ddf-gml指数GML算法是计算图形相似度的一种方法。

GML算法中最重要的一项是GML指数。

GML指数是GML算法中的一个关键数值,它用于评估两个图形之间的结构相似性。

本文将对GML指数进行一些详细介绍。

GML是一个基于图形的相似性匹配算法,它的工作原理是通过对比两个图形之间的局部特征来确定它们之间的相似度。

GML算法中的一个重要概念是子图同构问题。

子图同构问题是指给定两个图形,即大图和小图,其中小图是大图的子图,问题是要在大图中找到一组节点和边,使得它们组成的图形与小图同构。

GML算法主要由两个步骤组成。

第一步是特征提取,它的目的是提取出图形的局部特征,例如节点的度数、边的类型和距离等。

第二步是相似度计算,它的目的是计算两个图形之间的相似度。

在这个步骤中,就需要用到GML指数了。

GML指数是一种用于计算两个图形相似度的尺度。

它定义了一个图形之间的距离度量,即指数越小,两个图形之间的距离就越小,它们之间的相似度就越高。

GML指数是GML算法中用来计算相似度的最基本的指标。

它可以通过比较两个图形之间的差异来计算。

GML指数通常使用在图像识别、生物信息学和网络安全等领域。

许多图像处理和图形识别算法都是基于GML指数实现的。

GML指数的计算方法非常简单,它通过双向搜索算法来找到两个图形之间的最小距离。

计算过程中将从大图中的一个节点开始,然后递归地对其所有邻居节点进行搜索,直到小图中的节点被完全匹配。

如果小图中的所有节点都能够被匹配,那么就能够计算出两个图形之间的距离。

GML指数的计算过程类似于图形的匹配过程,其中每一个匹配的节点对都会被评分,并且将评分加到最终的距离值中。

与其他相似性指数不同,GML指数不仅能够描述两个图形的相似性,还可以估计两个图形在拓扑上的相似度。

这是因为GML指数是通过拓扑结构来计算的。

在计算过程中,它考虑了所有节点和边之间的距离和连接关系。

GML指数具有如下特点:1. GML指数是一种非常强的拓扑相似性指标,它能够计算两个图形之间的局部结构相似度以及全局相似度。

基于子图结点度数相异的图同构判定方法

基于子图结点度数相异的图同构判定方法
谢 科, 吴文权 , 刘 洪江
( 阿坝师范高等 专科学校 计算机科 学 系, 四川 汶川 6 2 3 0 0 2 )
摘要 : 给 出一个源于 U l a m猜法可以借 助子 图的结 点度数 来寻找 结点 间的
对 应 关 系。时 结 点 度 数 重 复 率 不 高的 图可 以极 大减 少其 同构 判 定 的 时 间 复 杂度 。
【 a , b 】∈ E 当且 仅 当 【 中( a ) , ( b ) ]∈ E , 并 且 [ a , b ] 和[ ( a ) , ( b ) 】 有相 同的重数 , 则称 G 和 G :
同构 。
提 出过一个 判定 图 同构 的猜 想 , 被 称 为 图重 构 猜想 :
t h a t h a v e mi n o r r e p e a t a b i l i t y o f v e  ̄ e x v le a n c y .
Ke y w o r d s : d i g r a p h ; mu l t i ra g p h ; s u b g r a p h ; v e  ̄ e x v M e n c y ; i s o m o ph r i s m; U l a m c o n j e c t u r e
2 0 1 3年 第 4期
计 算 机 与 现 代 化 J I S U A N J I Y U X I A N D A I H U A
总第 2 1 2期
文章编号 : 1 0 0 6 . 2 4 7 5 ( 2 0 1 3 ) 0 4 - 0 0 1 8 - 0 4
基 于 子 图结 点度 数 相 异 的图 同构 判定 方 法
A Me t ho d f o r De t e r mi ni n g Two Gr a p hs ’I s o mo r p hi s m Ba s e d

关于图乘法的一种特殊情况

关于图乘法的一种特殊情况

关于图乘法的一种特殊情况图乘法是一种将两个图合并成一个新图的方式。

在实际应用中,图乘法可以用于描述两个系统的联合作用,或者描述两个网络之间的关联关系。

然而,在图乘法中,存在一种特殊情况,即两个图是同构的。

本文将简要介绍这种特殊情况及其应用。

首先,我们需要了解同构的概念。

同构是指两个结构之间存在一一映射,能够保持结构间关系的一致性。

例如,两个图如果存在一一映射,使得它们的节点数、边数以及连接方式都完全相同,则这两个图就是同构的。

当两个图是同构的时候,它们的图乘积也具有一些特殊的性质。

根据图乘积的定义,对于两个同构图G和H,它们的图乘积G x H中的任意一个节点(n,m)都可以表示成一对形如(p,q)的节点的图乘积之和,其中p走遍G中所有的节点,q走遍H中所有的节点,并且(p,q)和(n,m)有相同的邻接矩阵。

也就是说,同构图的图乘积中的任意一个节点都可以用同构的节点对表示出来。

这种特殊情况的应用有很多。

例如,我们可以利用同构图的性质快速计算两个系统之间的联合作用。

假设我们有两个系统A和B,它们在某些方面具有相同的结构,且分别被描述为两个同构的图GA和GB。

现在我们想要计算将A和B组合成一个系统AB之后的特性,我们可以利用同构图的性质将AB表示为GA x GB的图乘积。

这样,我们就可以直接计算AB 的特性,而不需要重新构造AB的图。

另外,同构图的性质还可以应用于描述计算机网络中的路由算法。

在计算机网络中,路由算法决定了数据从一个节点传输到另一个节点所经过的路径。

利用同构图的性质,我们可以将路由算法表示为图乘积中的某个节点,并且直接考虑节点之间的联系,而不需要考虑具体的路径信息。

这样一来,我们就可以快速计算不同节点之间的路由信息,并且可以方便地扩展到更大的网络中。

总之,同构图是图乘积中的一种特殊情况,它具有许多有用的性质和应用。

在实际应用中,我们可以利用同构图的性质快速计算系统之间的联合作用,描述计算机网络中的路由算法等。

任意图的同构判定及应用研究的开题报告

任意图的同构判定及应用研究的开题报告

任意图的同构判定及应用研究的开题报告一、研究背景及意义图论是一门研究图及其性质的重要数学分支,广泛应用于计算机科学、化学、生物学、金融等领域。

在实际应用中,经常需要判断两个图是否同构,即两个图是否具有相同的结构和属性。

同构判定问题不仅具有理论研究的价值,而且在实际中也具有重要的应用价值,比如在分子结构分析、图像识别、网络管理等领域中,经常需要判断两个图是否同构。

然而,同构判定问题是一个NP难问题,这意味着如果采用暴力算法,算法复杂度是指数级的,对于大规模的图,算法的时间复杂度会变得极高。

因此,如何高效地判断两个图是否同构一直是图论研究的热点问题之一。

二、研究内容和方法本文将研究任意图的同构判定问题,主要包括以下内容:1、常用的同构判定算法和数据结构,如Ullmann算法、VF2算法、子图同构算法、哈希算法等,并比较它们的优缺点和适用场景。

2、探究同构判定问题的理论复杂度和可计算性,阐述NP难问题的意义及其与同构判定问题的关系。

3、分析实际问题中的同构判定应用,并针对不同场景设计高效的算法及其优化策略,提高算法的执行效率和减少误判率。

本文的研究方法主要包括文献资料调研、理论分析和实验验证,通过综合使用这些方法,分析同构判定问题的复杂度、适用场景和算法效率等方面的问题。

三、预期研究成果及应用通过对同构判定问题的研究,本文预期达到以下研究成果:1、深入理解同构判定问题的理论难度和可计算性,并能够根据实际应用场景,合理选择合适的算法和数据结构。

2、研发出适用于不同场景的同构判定算法,并提供有效的算法优化策略,有效提升算法的执行效率和准确率。

3、实现相关算法的程序,通过实验验证算法的性能,并应用于实际问题中,扩展图论研究的应用领域,为相关领域的研究提供有效的工具。

四、研究进度安排本研究计划三个月内完成以下工作:1、针对同构判定的相关文献进行全面梳理和阅读,深入理解同构判定的理论基础和现有算法。

2、分析同构判定的复杂度和可计算性,探究算法效率和准确率的影响因素,初步设计算法优化策略。

图同构的遗传算法

图同构的遗传算法

图同构的遗传算法
蔡军伟;梁方楚;荆广珠
【期刊名称】《苏州科技学院学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2006(023)001
【摘要】根据图同构遗传算法,提出了"保留最优,调节中间,淘汰最差"的确定型遗传算子策略.用实例说明了图同构遗传算法的过程,仿真计算结果也证明了该算法的有效性.
【总页数】4页(P35-38)
【作者】蔡军伟;梁方楚;荆广珠
【作者单位】宁波工程学院,基础部,浙江,宁波,315016;宁波工程学院,基础部,浙江,宁波,315016;宁波工程学院,基础部,浙江,宁波,315016
【正文语种】中文
【中图分类】TP18
【相关文献】
1.一种新的改进的判定图同构的遗传算法 [J], 金雄伟;梁立
2.基于对称破坏的子图同构约束求解算法 [J], 徐周波; 梁轩瑜; 刘华东; 戴瑀君
3.一种求解子图同构问题的改进遗传算法 [J], 项英倬; 魏强; 游凌; 石浩
4.基于邻居信息聚合的子图同构匹配算法 [J], 徐周波;李珍;刘华东;李萍
5.基于图同构网络的自闭症功能磁共振影像诊断算法 [J], 张礼;王嘉瑞
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无向图同构判定的并行算法

无向图同构判定的并行算法


第6 期
№ 6





2 0 年6 0 2 月
J e2 2 un 00
Com ut rEng ne i p e i erng
基金 项 目论 文 ・
文章 编号:10 48 02 6 - 3- 2 00 2( 0) - 09- —3 2 0 - 0 - 0
b gi e n
合 其它信息加以进一步 区分。
1无 向 图 的 同构 及 其邻 接矩 阵 的性 质
若图G和G 的顶点 及边之 间有 一一对应的 关系,则称 这 ’
两个图同构 。两个 同构 的图在本质上是一样 的,只不过是 同

个 图的不 同画 法 ,同时顶 点的编 号有可 能不 同而 已。 显

c mp t ie v le f n : t 2 A a d ^ I 2, o uee n auso A a dA’ A , g ^ … n ’ ’ A

然 ,如果两个同构图 的顶点编号一致 ,不管它们 的画法如 何
pa a ll l o ih r l a g r t m O m u tp o e s r wih e f li r c s o t dit i u e me r s a s p e e t d.Ex e i n a r s ls h w t a h me h d s a t n srb td mo y i l o r s n e p r me t l e u t s o h tte t o i f s a d
特征值 集合 的方阵才能相 似 ,我们 可 以通过 计算A及A 的特 ’ 征值来检查 它们是否相似 。
同构判定方法 ,如对树、 二分 图、顶点 的度满足一些条件 的 图等 。所采 用的方 法有神经 网方 、遗 传算 法 、编码 方 I
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A Performance Comparison of Five Algorithmsfor Graph Isomorphism

P. Foggia, C.Sansone, M. VentoDipartimento di Informatica e SistemisticaVia Claudio, 21 - I 80125 - Napoli, Italy{foggiapa, carlosan, vento}@unina.it

AbstractDespite the significant number of isomorphism algorithms presented in theliterature, till now no efforts have been done for characterizing their performance.Consequently, it is not clear how the behavior of those algorithms varies as thetype and the size of the graphs to be matched varies in case of real applications.In this paper we present a benchmarking activity for characterizing theperformance of a bunch of algorithms for exact graph isomorphism. To thispurpose we use a large database containing 10,000 couples of isomorphic graphswith different topologies (regular graphs, randomly connected graphs, boundedvalence graph), enriched with suitably modified versions of them for simulatingdistortions occurring in real cases. The size of the considered graphs ranges froma few nodes to about 1000 nodes.

1. IntroductionThe exact graph matching problem is of interest in a variety of different patternrecognition contexts. In fact, graphs are used to support structural descriptions aswell as for low level image representations.As it is well known, among the different types of graph matching algorithms,subgraph isomorphism is a NP-complete problem [10], while it is still an openquestion if also graph isomorphism is a NP-complete problem. So, timerequirements of brute force matching algorithms (either in case of isomorphism orsubgraph isomorphism) increase exponentially with the size of the input graphs,restricting the applicability of graph based techniques to problems implying graphswith a small number of nodes and edges.During the last decades significant research efforts have been devoted to improveperformances of the matching algorithms, both in terms of computational time andmemory requirements.Some algorithms reduce the computational complexity of the matching process byimposing topological restrictions on the graphs [1, 11, 14, 22]An alternative approach for reducing the matching complexity is that of using anadequate representation of the searching process and pruning unprofitable paths inthe search space. In this way, no restrictions must be imposed on the structure of theinput graphs and the obtained algorithms can be applied in more general cases.One of the pioneer papers ascribable to this area [6], proposes an isomorphismalgorithm which performs suitable transformations on the input graphs, in order tofind a different representation for which the matching is computationally moreconvenient. However, it has been shown [15] that the conjecture on which thismethod is based is not always true, so limiting the applicability of the algorithm.A procedure that significantly reduces the size of the search space is the backtrackingalgorithm proposed by Ullmann in [21]. This algorithm is devised for both graphisomorphism and subgraph isomorphism and is still today one of the most commonlyused for exact graph matching. This is confirmed by the fact that in Messmer [16] itis compared with other algorithms and it results the more convenient in terms ofmatching time in case of one-to-one matching.Another backtracking algorithm is the one presented in [20] by Schmidt and Druffel.It uses the information contained in the distance matrix representation of a graph toestablish an initial partition of the graph nodes. This distance matrix information isthen used in a backtracking procedure to reduce the search tree of possible mappings.A more recent algorithm, known as VF, is based on a depth-first search strategy, witha set of rules to efficiently prune the search tree. Such rules in case of isomorphismare shown in [5].As regards the graph isomorphism problem, it is also necessary to mention theMcKay's Nauty algorithm [17]. It is based on a set of transformations that reduce thegraphs to be matched to a canonical form on which the testing of the isomorphism issignificantly faster. Even if Nauty is considered one of the fastest graph isomorphismalgorithms today available, it has been shown that there are categories of graphs forwhich it requires exponential time [19].Another possible approach to the isomorphism problem is the one presented in [2];instead of reducing the complexity of matching two graphs, the authors attempt toreduce the overall computational cost when matching a sample graph against a largeset of prototypes. The method performs the matching in quadratic time with the sizeof the input graph and independently on the number of prototypes. It is obviouslyconvenient in applications requiring the matching of a graph against a database, butthe memory required to store the pre-processed database grows exponentially withthe size of the graphs, making the method suitable only for small graphs. So one ofthe authors concludes in [16] that in case of one-to-one matching other algorithms(in particular, in [9] the Ullmann’s one is cited) are more suitable.All the above cited algorithms are exact ones, i.e. they find the exact solution to thematching problem, if any. Besides them, other techniques (as those based onnon-deterministic paradigms [4, 7, 13]), able to find approximate solutions to thematching problem have been proposed, especially in the recent past. We do notexplicitly consider them in this paper, since they are really so powerful to reduce thecomplexity (in most cases) from exponential to polynomial, but, as said, they do notguarantee finding an exact and optimal solution.Despite the fact that a new algorithm for graph matching is really useful only if it canbe demonstrated that its performances are better than those obtainable by the existing

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