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图的圈分解问题是图论和设计理论研究中的重要课题.自1847年,Kirkmarn确定了K<,n>的3圈分解及1892年Lucas确认Walecki解决了K<,n>的n圈分解以来,国内外许多学者对完全图的圈分解问题作了大量的研究,并取得了许多优美的结果,也有一些文献[20, 53,54,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66]涉及到完全有向图的圈分解问题。
本文的第二章主要研究了最大填充Mendelsohn三元系,在§2.4中,推广了Colbourn和Rosa[68,70]的定理,主要研究了D<,n>-P和D<,n>uP的有向3圈(Mendelsohn三元系)分解,它不仅具有理论意义,而且在计算机网络设计中有一定的现实意义。通过利用差,Langford序列,hooked Langford序列等组合论工具,证明了当n≥13,D<,n>为n阶完全有向图, P为D<,n>中顶点不相交的有向圈的并时,D<,n>-P或D<,n>uP可分解为有向3圈(即Mendelsohn三元系)的充分必要条件为D<,n>-P或D<,n>uP的边数可被3整除。在D〈,n〉不考虑方向时即成为2K〈,n〉作为以上内容的直接推论可得以下定理:当n≥13时,2K〈,n〉-P或2K〈,n〉u P可分解为3圈的充分必要条件为2K〈,n〉-P或2K〈,n〉u P的边数可被3整除.
如果图G不存在3圈分解,我们可考虑其子图H.如果子图H存在3圈分解,则称G可被3圈填充,G-H称为该填充的剩余,在G的所有可能剩余中,边数最少的剩余称为是最小剩余,最小剩余所对应的填充称为最大填充.如果图G不存在3圈分解,我们也可以通过多次使用某些边,而得到图的3圈分解。图G的3圈覆盖为三角形(亦称3圈)的集合P,使得G中的每一条边至少出现在P的一个三角形中,因此可构造多图G(P),使得G(P)中的点u和v之间有x条边联接的充分必要条件是P中有x个三角形包含点u和v,显然,G(P)存在3圈分解.G(P)-G称为该覆盖的冗余,在G的所有可能的冗余中,边数最少的冗余,称为最小冗余.最小冗余所对应的覆盖称为最小覆盖.在§2.5中,推广了§2.4中的结论,研究了D<,n>-P和D<,n>u P的最大填充Mendelsohn三元系.证明了当n≥13,P为D<,n>中顶点不相交的有向圈的并时,D<,n>—P或D<,n>VP可分解为向3圈(或Mendelsohn三元系)和剩余L的充分必要条件是D<,n>-P>或D<,n>VP的边数为模3余I,其中I=0,1,2;Lo为空集,L<,1>为有向4圈(或顶点不相交的两个有向2圈的并),L<,2>为有向2圈.§2.4中的结论即为I=0的情况.
本文的第三章利用数学归纳法和直接构造法,研究了D<,>-P和D<,n>uP的有向4圈分解,证明了当n≥8,P为D<,n>中顶点不相交的有向圈的并时,D<,n>-P或D<,n>uP可分解为有向4圈的充分必要条件是D<,n>-P或D<,n>uP边数可被4整除。集合T的元素为图G中边不相交的Hamilton圈,T称为最大Hamilton圈集,简称最大集,如果T中所有Hamilton圈满足G-E(T)不含Hamilton圈,E(T)为T中所有Hamilton圈的边所组成的集合.图G的谱为整数|T|的范围.本文的第四章研究了完全有向图D<,n>的最大Hamilton圈集.证明了D<,n>中存在含有m个有向Hamilton圈的最大集T的充分必要条件为:||≤m ≤ n-1.
本文的第五章研究Dn,n+P的有向m圈分解,证明了当m为偶数,n为奇数且4≤m≤2n,p为Dn,n中n个顶点不相交的有向二圈的并,即P=n时,存在Dn,n+P的有向m圈分解的充分必要条件是m整除2n<2>2+2n.