有哪些算法可以找到最小环的最小集合?

Which algorithms are there to find the Smallest Set of Smallest Rings?

我有一个未加权的无向连通图。一般来说,它是一种有很多并排循环的化合物。该问题在该领域很常见,如标题所述。好的算法是霍顿的算法。但是,我似乎没有找到有关该算法的任何确切信息,一步一步。

很明显,我的问题是 Algorithm for finding minimal cycles in a graph,但不幸的是,该站点的 link 已被禁用。 我只找到了 Figueras 算法的 python 代码,但 Figuearas 并非在所有情况下都有效。有时它找不到所有的环。 问题与此类似, Find all chordless cycles in an undirected graph ,我尝试过但不适用于像我这样的更复杂的图形。 我找到了 4-5 个所需信息的来源,但根本没有完全解释算法。

我似乎没有找到任何 SSSR 的算法,虽然它似乎是一个常见的问题,主要是在化学领域。

Horton 的算法非常简单。我会针对您的用例进行描述。

  1. 对于每个顶点 v,计算以 v 为根的广度优先搜索树。对于每条边 wx 使得 v、w、x 成对不同并且使得 w 和的最小共同祖先x是v,加上由v到w的路径、边wx、x回到v的路径组成的圈。

  2. 按大小非递减对这些循环进行排序,并按顺序考虑它们。如果当前循环可以表示为之前考虑的"exclusive OR"个循环,则它不是基础的一部分。

步骤2中的测试是该算法中最复杂的部分。基本上,您需要做的是将接受的循环和候选循环写成一个 0-1 关联矩阵,其行由循环索引,其列由边索引,然后对该矩阵进行 运行 高斯消元查看它是否生成全零行(如果是,则丢弃候选循环)。

通过一些努力,可以节省每次重新消除接受周期的成本,但这是一种优化。

例如,如果我们有一个图

a---b
|  /|
| / |
|/  |
c---d

然后我们有一个像这样的矩阵

      ab  ac  bc  bd  cd
abca   1   1   1   0   0
bcdb   0   0   1   1   1
abdca  1   1   0   1   1

我有点作弊,因为 abdca 实际上不是步骤 1 中生成的循环之一。

消除过程如下:

ab  ac  bc  bd  cd
 1   1   1   0   0
 0   0   1   1   1
 1   1   0   1   1

row[2] ^= row[0];

ab  ac  bc  bd  cd
 1   1   1   0   0
 0   0   1   1   1
 0   0   1   1   1

row[2] ^= row[1];

ab  ac  bc  bd  cd
 1   1   1   0   0
 0   0   1   1   1
 0   0   0   0   0

所以这组循环是相关的(不要保留最后一行)。