应用:数据、图与动力系统
费德勒向量
费德勒向量是对一个连通图想如何被一分为二的最佳一维概括。它给每个节点赋一个实数,使联系紧密的节点取到相近的值,于是在零处切分(正对负)就沿图最弱的接缝把它分开。
形式上,把拉普拉斯矩阵的特征值排序为 0 = lambda_1 <= lambda_2 <= ...。费德勒向量是第二小特征值 lambda_2 对应的特征向量,lambda_2 称为代数连通度。它与平凡的全一特征向量正交,故其分量必含两种符号,而符号模式诱导出一个平衡的二分划分。
lambda_2 本身衡量图的连通好坏:它恰在图连通时为正,值越大表示图越难被断开(一个稳健、类扩张子的网络),而接近零的 lambda_2 标志着图有一处细瓶颈正等着被切。
为何重要:费德勒向量是图二分、网格与电路划分的主力,也是递归谱聚类的第一步。警示:它给出的是松弛解,而非精确最小割(后者 NP 难),故取整后的划分是近最优而非保证最优;在有多个相当瓶颈的图上,单个向量无法把它们尽数捕获。
L v_2 = lambda_2 v_2, lambda_2 = algebraic connectivity; partition by sign(v_2(i))
按各节点费德勒向量分量的符号切分,得到平衡的割。
命名归功于 Miroslav Fiedler,他证明 lambda_2 衡量代数连通度,其特征向量揭示割。图连通当且仅当 lambda_2 > 0,这是判连通最干净的谱判据。
又称
另见