生成树的个数——基尔霍夫定理(Matrix-Tree Theorem)
树有很多种形态,给定结点个数,求生成不同形态二叉树的个数,显然要用到Catalan数列。
那如果给定一个图(Graph)\(G=(V,E)\),要求其最小生成树G',最好的方法莫过于Prim或Kruskal了。
上图就是一种求最小生成树的方法。
可要求图G中不同生成树的总个数呢?
这里要用到Kirchhoff's theoreom,一个神奇的定理。
这里只做简单的介绍,并不给出严格的证明。
详细内容请参见Wikipedia::Kirchhoff's theorem
以及芜湖一中 周冬さん的生成树的计数及其应用 论文版
符号约定:
- 图\(G\)
- 度数矩阵\(D[G]\)
- 邻接矩阵\(A[G]\),其中,若存在边\((v_i,v_j)\),则记\(a_{ij}=a_{ji}=1\)
- Kirchhoff矩阵\(C[G]=D[G]-A[G]\)
删去\(C[G]\)中的第r行和第r列,得到\(C_r[G]\)
计算\(C_r[G]\)的行列式\(det C_r[G]\),得出的结果记为\(d\)
则\(G\)的生成树个数\(t(G)=|d|\)
至此,我们解决了这个不常见的问题。