Mescolando rapidamente le catene di Markov su 3 coloranti di un ciclo


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La dinamica di Glauber è una catena di Markov sui coloranti di un grafico in cui ad ogni passo si tenta di ricolorare un vertice scelto casualmente con un colore casuale. Non si mescola per i 3 coloranti di un 5 cicli: ci sono 30 3 coloranti, ma solo 15 di essi possono essere raggiunti con passaggi di ricolorazione a singolo vertice. Più in generale, si può dimostrare di non mescolare per 3 coloranti di un ciclo n a meno che n = 4.

La catena di Kempe o la dinamica di Wang-Swendsen-Kotecký è solo un po 'più complicata: ad ogni passo si sceglie un vertice casuale v e un colore casuale c, ma poi si trova il sottografo indotto da due dei colori (ce il colore di v) e scambia questi colori all'interno del componente contenente v. Non è difficile vedere che, a differenza della dinamica di Glauber, è possibile raggiungere tutti i 3 coloranti di un ciclo.

La dinamica di Wang-Swendsen-Kotecký si sta rapidamente mescolando su 3 coloranti di un grafico del ciclo n-vertice?

Conosco i risultati, ad esempio di Molloy (STOC 2002), che Glauber sta rapidamente mescolando quando il numero di colori è almeno 1.489 volte il grado (vero qui) e il grafico da colorare ha una circonferenza elevata (anche vero), ma anche richiedono che il grado sia almeno logaritmico nella dimensione del grafico (non vero per i grafici del ciclo), quindi non sembrano applicarsi.

Risposte:


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Ho ricevuto la seguente soluzione via e-mail da Dana Randall, quindi qualsiasi credito per la soluzione dovrebbe andare a lei (il che suppongo significhi: non votare questa risposta) e probabilmente sono stati introdotti bug da me.

La versione breve della soluzione di Dana è: invece di usare la catena di Markov che ho descritto, in cui vengono ricolorate regioni bicolore potenzialmente grandi, utilizziamo un "bagno di calore" in cui rimuoviamo ripetutamente i colori di due vertici e quindi scegliamo un valido colorando per loro a caso. Non è difficile dimostrare che, se questa catena si mescola, lo fa anche l'altra. Ma un argomento standard di accoppiamento del percorso risulta funzionare per dimostrare che il bagno di calore effettivamente si mescola.

La versione lunga è troppo lunga per essere inclusa qui, quindi l'ho inserita in un post sul blog .

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