Twarde instancje do testowania izomorfizmu grafów

16

Czy przypadek bardzo regularnych grafów jest najtrudniejszy do testowania GI?

gdzie „najtrudniejszy” jest używany w pewnym sensie „zdrowego rozsądku” lub „średnio”, że tak powiem.
Wolfram MathWorld wspomina o niektórych „patologicznie trudnych grafach”. Czym oni są?

Mój przykładowy zestaw 25 par wykresów: http://funkybee.narod.ru/graphs.htm Testowałem wiele innych, ale wszystkie tego samego rodzaju - SRG lub RG z http://www.maths.gla.ac .uk / ~ es / srgraphs.html lub genreg.exe. Jeśli wygeneruję powiedzmy 1000 grafów, przetestuję wszystkie 1000 * (1000 - 1) / 2 pary. Oczywiście nie testuję oczywistych („głupich”) przypadków, np. Wykresów z różnymi sortowanymi wektorami stopni itd. Ale proces ten wydaje się nie mieć końca i do pewnego stopnia pachnie daremnie. Jaką strategię testowania wybrać? Czy to pytanie jest prawie równe samemu problemowi z OG?

Narysowałem nawet na papierze wykres z thesis_pascal_schweitzer.pdf
(sugerowany przez @ 5501). Ładne zdjęcie: http://funkybee.narod.ru/misc/furer.jpg
Nie jestem pewien, ale wydaje mi się, że dokładnie tego rodzaju wykresy „których k-wymiarowy
algorytm Weisfeiler-Lehman nie potrafi odróżnić”.
Ale, panowie, kopiowanie wykresów na papier z e-książek to dla mnie zbyt wiele.

25

0100000000000000000000000
1010000000000000000000000
0101000000000000000000100
0010100000000010000000000
0001010000001000000000000
0000101000000000000000000
0000010100000000000000000
0000001010000000000000000
0000000101000000000000000
0000000010100000000000000
0000000001010000000000000
0000000000101000000000100
0000100000010000000000010
0000000000000010000001010
0001000000000101000000000
0000000000000010100000000
0000000000000001010000000
0000000000000000101000000
0000000000000000010100000
0000000000000000001010000
0000000000000000000101000
0000000000000100000010100
0010000000010000000001000
0000000000001100000000001
0000000000000000000000010

0100000000000000000000000
1010000000000000000000000
0101000000000000000000100
0010100000000010000000000
0001000000001000000010000
0000001000000000000001000
0000010100000000000000000
0000001010000000000000000
0000000101000000000000000
0000000010100000000000000
0000000001010000000000000
0000000000101000000000100
0000100000010000000000010
0000000000000010000001010
0001000000000101000000000
0000000000000010100000000
0000000000000001010000000
0000000000000000101000000
0000000000000000010100000
0000000000000000001010000
0000100000000000000100000
0000010000000100000000100
0010000000010000000001000
0000000000001100000000001
0000000000000000000000010

Pytanie o nagrodę :
===========
Czy ktoś mógłby potwierdzić, że dwie ostatnie pary (# 34 i # 35 w lewym polu tekstowym: http://funkybee.narod.ru/graphs.htm ) są izomorficzne?
Chodzi o to, że są one oparte na tym: http://funkybee.narod.ru/misc/mfgraph2.jpg z A Counterexample in Graph Isomorphism Testing (1987) M. Furera, ale nie mogłem uzyskać NON-izomorficznego. .

PS # 1
Wziąłem 4 (musi być nawet kwadrat o pewnej dodatniej liczbie (m ^ 2)) fundamentalne elementy, połączyłem je w rzędzie, - więc dostałem pierwszy globalny wykres, w jego kopii zamieniłem (krzyżowanie) 2 centralne krawędzie w każdym z 4 kawałków - więc mam drugi globalny wykres. Ale zamieniają się w izomorficzne. Co przeoczyłem lub źle zrozumiałem w bajce Furera?

PS # 2
Wygląda na to, że to rozumiem.
3 pary # 33, # 34 i # 35 (ostatnie 3 pary na http://funkybee.narod.ru/graphs.htm ) to naprawdę niesamowite przypadki.

Para nr 34:
        G1 i G2 są grafami nieizomorficznymi.
        W G1: krawędzie (1-3), (2-4). W G2: krawędzie (1-4), (2-3).
        Nigdy więcej w nich różnic.

Para nr 35:
        G11 i G22 są wykresami izomorficznymi.
        G11 = G1, a G22 jest kopią G2, z tylko jedną różnicą:
        Krawędzie (21–23), (22–24) zamieniono w następujący sposób: (21–24), (22–23)
        ... a dwa wykresy stają się izomorficzne
        tak jakby 2 zamiany unicestwiały się nawzajem.
        Dziwna liczba takich zamian powoduje, że wykresy znów NIE są izomorficzne

Wykres nr 33 (20 wierzchołków, 26 krawędzi) jest nadal taki: http://funkybee.narod.ru/misc/mfgraph2.jpg
Wykresy z ## 34, 35 powstały właśnie przez połączenie 2 podstawowych wykresów (# 33) - każdy ma 40 wierzchołków i 60 = 26 + 26 + 8 krawędzi. Przez 8 nowych krawędzi łączę 2 „połówki” tego nowego („dużego”) wykresu. Naprawdę niesamowite i dokładnie tak, jak mówi Martin Furer ...

Przypadek # 33: g = h („h” to „g z jedną możliwą zamianą krawędzi na środku”
                                                  (Zobacz zdjęcie))

Przypadek # 34: g + g! = G + h (!!!)


Przypadek # 35: g + g = h + h (!!!)
trg787
źródło
3
Wolfram MathWorld . Naprawdę potrzebujesz znacznie więcej niż bardzo regularnych grafów, aby utrudnić testowanie izomorfizmu graficznego, więc odpowiedź brzmi „nie”. Ale chciałbym również zobaczyć dobrą odpowiedź na to pytanie; w szczególności, w jaki sposób buduje się lub znajduje „trudne do patologicznie wykresy”.
Peter Shor,
3
Edycja pytania jako dziennika postępu nie jest właściwa. Jeśli nadal pracujesz nad tym, powinieneś przełączyć pytanie w tryb offline i opublikować nowe, gdy masz jasne pytanie.
Suresh Venkat,
Wiesz, @Suresh, właśnie pobrałem 41 MB SRG (36-15-6-6). I przetestowałem na moim algorytmie 6000 z pierwszych wykresów. Oznacza to, że przetestowałem 18 000 000 par. Wszystko było w porządku: nie ma wśród nich izomorfii. Ale nic nie mówi ani mi, ani nikomu innemu. Potrzebuję kontrprzykładu.
trg787
4
to nie jest odpowiednie forum do tego. Pytania w formie „czy te dwa konkretne wykresy są izomorficzne, czy nie” nie są odpowiednimi pytaniami dla tej witryny. Bardziej ogólne pytania są.
Suresh Venkat,
! wprowadź opis obrazu tutaj Próbowałem z matrycą APSP .... wykryto izomorfizm. na wykresie nr 33 (20 wierzchołków) Są to zdjęcia, postimg.org/image/o8v892koz/05f762ec Macierze APSP zostały uporządkowane względem siebie, więc pary wykresów są izomorficzne. ** poprzednio przeliczyłem się. postimg.org/image/6nzlmfe9v Próbuję innych!
Jim

Odpowiedzi:

17

soljaP.P.N.P.

Wszelkie linki do innych wyników będą mile widziane.

Peter Boothe
źródło
Dzięki, @Peter. Szkoda, że ​​Greg Tener nie umieścił w swoim archiwum żadnych przykładowych wykresów Miyazaki.
trg787
PS Bardziej interesuje mnie widok NON-izomorficznych wykresów, których nie-izomorfizm jest bardzo trudny do wykrycia.
trg787
2
Praca doktorska Pascala Schweitzera zawiera pewne konstrukcje / odniesienia do wykresów, które są uważane za trudne. users.cecs.anu.edu.au/~pascal/docs/thesis_pascal_schweitzer.pdf
5501
1
@Suresh; Przepraszam, Suresh, nie jestem do końca pewien, czy rozumiem, co masz na myśli przez „przypadek” ...
trg787,
2
„przypadek” jest bardziej zainteresowany grafami NIE-izomorficznymi, dla których nie-izomorfizm jest trudny ”
Suresh Venkat
0

Dla pary 35 znalazłem:
1: 6,7,9,10,15,16,18,19,26,27,29,30,35,36,38,39
2: 6,7,9,10, 15,16,18,19,26,27,29,30,35,36,38,39
3: 1,2,3,4,21,22,23,24
4: 5,8,11,12, 13,14,17,20,25,28,31,32,33,34,37,40
5: 5,8,11,12,13,14,17,20,25,28,31,32,33 , 34,37,40
6: 5,8,11,12,13,14,17,20,25,28,31,32,33,34,37,40
7: 5,8,11,12,13 , 14,17,20,25,28,31,32,33,34,37,40
8: 6,7,9,10,15,16,18,19,26,27,29,30,35, 36, 38, 39
9: 6,7,9,10,15,16,18,19,26,27,29,30, 35,36,38,39
10: 6,7,9,10,15, 16,18,19,26,27,29,30,35,36,38,39
11: 1,2,3,4,21,22,22,24
12: 5,8,11,12,13, 14,17,20,25,28,31,32,33,34,37,40
13: 5,8,11,12,13,14,17,20,25,28,31,32,33,34 , 37,40
14: 1,2,3,4,21,22,23,24
15: 6,7,9,10,15,16,18,19,26,27,29,30,35,36,38,39
16: 6,7,9,10,15,16,18,19 , 26, 22, 29, 30, 35, 36, 38, 39
: 17, 1,
2, 3, 2, 2, 22, 23, 24 , 25, 23,
31 , 33,33,34,37,40 19: 6,7,9,10,15,16,18,19,26,27,29,30,35,36,38,39
20 : 5,8,11,12,13,14,17,20,25,28,31,32,33,34,37,40
21: 5,8,11,12,13,14,17,20, 25, 23, 31, 33,33,34,37,40
22: 5,8,11,12,13,14,17,20,25,28,31,32,32,33,37,40
23: 5,8,11,12,13,14,17,20,25,28,31,32,33,34,37,40
24: 6,7,9,10,15,16,18,19,26 , 27,29,30,35,36,38, 39
25: 6,7,9,10,15,16,18,19,26,27,29,30,35,36,38,39
26: 1 , 2,3,4,21,22,23,24
27: 6,7,9,10,15,16,18,19,26,27,29,30,35,36,38,39
28: 5 , 8,11,12,13,14,17,20,25,28,31,32,33,34,37,40
29: 1,2,3,4,21,22,23,24
30: 5,8,11,12,13,14,17,20,25,28,31,32,33,33,34,37,40
31: 6,7,9,10,15,16,18,19 , 26, 23, 29, 30, 35, 36, 38, 39
32: 1,2,3,4,21,22,22,24
33: 6,7,9,10,15,16,18,19 , 26, 22, 29,
30,
35 , 36, 38, 39 34: 5,8,11,12,13,14,17,20,25,28,31,32,33,34,3 40 35 : 5,8,11,12,13,14,17,20,25,28,31,32,33,34,37,40
36: 6,7,9,10,15,16,18,19, 26, 22,
29, 30,
35, 35, 36, 38, 37: 5,8,11,12,13,14,17,20,25,28,31,32,33,34,3 40: 1,2,3,4,21,22,23,24
39: 6,7,9,10,15,16,18,19,26,27,29,30,35,36,38,39
40: 6,7,9,10,15,16,18,19,26,27,29,30,35,36,38,39

Jeszcze nie skończyłem pisać skryptu, aby zweryfikować wyniki.

Mohamed Mimouni
źródło