Isomorfismo de grafos

En teoría de grafos, un isomorfismo de grafos es una biyección de los vértices de un grafo sobre otro, de modo que se preserva la adyacencia de los vértices. Más formalmente, el isomorfismo entre dos grafos G y H es una biyección f entre los conjuntos de sus vértices $f:V(G)\rightarrow V(H)$ que preserva la relación de adyacencia.[1] Es decir, cualquier par de vértices u y v de G son adyacentes si y solo si lo son sus imágenes, f(u) y f(v), en H.

A pesar de su diferente aspecto, los dos grafos que se muestran a continuación son isomorfos:

Grafo G	Grafo H	Un isomorfismo entre G y H
		$f(a)=1$ $f(b)=6$ $f(c)=8$ $f(d)=3$ $f(g)=5$ $f(h)=2$ $f(i)=4$ $f(j)=7$

Dos grafos con matrices de adyacencia respectivas A y B serán isomorfos si y solo si existe una matriz permutación P tal que B = P A P^t.[2]

Problema del isomorfismo de grafos

La determinación de si dos grafos con el mismo número de vértices n y aristas m son isomorfos o no, se conoce como el problema del isomorfismo de grafos. Este problema admite un ataque por fuerza bruta que exigiría comprobar si las n! biyecciones posibles preservan la adyacencia, pero no se conoce un algoritmo eficiente, al menos para el caso general. En este contexto, eficiencia debe interpretarse como crecimiento del número de pasos inferior a O(eⁿ).

El problema del isomorfismo de grafos presenta una curiosidad en teoría de complejidad computacional al ser uno de los pocos problemas citados por Garey y Johnson en 1979 pertenecientes a NP de los que se desconoce si es resoluble en tiempo polinómico o si es NP-completo (actualmente está en revisión la demostración de que el problema está en P).[3]

Aplicaciones

En análisis de redes sociales, los estudios de díadas y tríadas en redes sociales se basan en isomorfismos de subgrafos muy pequeños.[1]

Véase también

Homomorfismo de grafos

Referencias

Wasserman y Faust, 2013, «Grafos y matrices» (por Dawn Iacobucci), pp. 121-188.
Jonathan L. Gross, Jay Yellen.Handbook of Graph Theory. CRC Press, 2004. ISBN 158488090
- Garey, Michael R.; Johnson, David S. (1979), Computers and Intractability: A Guide to the Theory of NP-Completeness, W. H. Freeman, ISBN 978-0716710455, OCLC 11745039.

Bibliografía

Wasserman, Stanley; Faust, Katherine (2013) [1994]. Análisis de redes sociales: Métodos y aplicaciones. Madrid: Centro de Investigaciones Sociológicas. ISBN 978-84-7476-631-8. OCLC 871814053.

Datos: Q303100
Multimedia: Graph isomorphism / Q303100

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[WF13.c4-1] Wasserman y Faust, 2013, «Grafos y matrices» (por Dawn Iacobucci), pp. 121-188.

[2] Jonathan L. Gross, Jay Yellen.Handbook of Graph Theory. CRC Press, 2004. ISBN 158488090

[3] Garey, Michael R.; Johnson, David S. (1979), Computers and Intractability: A Guide to the Theory of NP-Completeness, W. H. Freeman, ISBN 978-0716710455, OCLC 11745039.

[4] Garey, Michael R.; Johnson, David S. (1979), Computers and Intractability: A Guide to the Theory of NP-Completeness, W. H. Freeman, ISBN 978-0716710455, OCLC 11745039.