TELKOM NIKA , Vol. 11, No. 9, September 20 13, pp.  5316 ~53 2 1   ISSN: 2302-4 046           5316      Re cei v ed  Jan uary 23, 201 3 ;  Revi sed  Jun e  10, 2013; A c cepted  Jun e  21, 2013   Some Results of Bonda ge Number of (n,k)-Star Graphs       Yunchao  We i*, Hongxian  Zhu, Junli Han   Coll eg e of Information T e chno log y , Sha n g hai  Ocean Univ er sit y , Sha ngh ai,  2013 06, P. R. Chin a   * Corresp on din g  author, e-ma i l y c w e i@sh ou. edu.cn       A b st r a ct  In the co mpute r  netw o rk, bo n dag e n u m b e r i s  one   of th most i m porta nt p a ra meters t o   me asur e   the co ntrol  the o ry of th e c o mputer netw o rk, den oted   by  () bG  for  a  netw o rk gr a ph  G . So com p uting  () bG   of some partic u lar kn ow n gr- aphs is extr e m e l y val uab le.  In this paper,  w e  determi ne   ,2 () n bS  and the   precis e low e rb oun d of   () bG  of   (, ) nk -star graph s, denoted by   , nk S , followed by som e  relati ve  conclusions of  n -star, denote d  by  n S  as the iso m orph ism  of  ,1 nn S   Ke y w ords :   (, ) nk -star grap h, bon d age n u m b e r, combi natori e s.    Copy right  ©  2013 Un ive r sita s Ah mad  Dah l an . All rig h t s r ese rved .       1. Introduc tion   It is wi dely  known that  bo ndag e n u mb er i s   one  of  the mo st imp o rtant  param eters to  measure the resili en ce of grap hs  of  co mputer n e two r k. Fo r the p a rticul ar  kno w n g r aph s, so far  th e  re su lts   o f  th is as p e c t   a r e a  few   s u c h   a s  b o n d a g e  nu mb er   o f  d e  Br u ijn a n d  Ka u t z  d i g r aphs  [9], bonda ge  numbe r i n  o r i ented  gra p h s  [10]. Esp e ci ally, Hua ng  a nd Xu  [11] g o t a g ood  lo wer- boun d an d a  good  upp er-b ound  of bo nd age n u mb er  of  vertex-tra n s itive graph s,  but the  pre c i s lowe r-boun of bon dag e n u mbe r  of  (, ) nk -sta r g r ap hs (ve r tex-tran sitive  grap hs)  and  ,2 () n bS  can   not be got by their re sult s. Next, we se e con c e p tion of  bonda ge nu mber:   Defini tion 1.1.   Let  G  be a graph, an S  be  a nonempty sub s et of  () VG , then  S  is one   dominatin g set  of  G  if all n o des of  G  is eith er i n   S , or  adja c ent to  a  nod e of  S . Moreov er,  w e   call that  S  is dominating n u m ber of  G  if  S  is minimum in all dominatin g sets of  G , denoted  by () G Defini tion 1. 2.  Let  G  be a  u ndire ct g r ap h, and  B  be a no nempty edg e-sub s et of  () E G then minimu B  is bonda g e  numbe r of  G  if  () ( ) GB G , denoted by   () bG In a network grap h, pred ece s sors h a ve sh own tha t  comp uting  () bG  are  extreme l diffic u lt. So  computing  () bG  of  some  p a rticul ar  kn own  g r a phs  is very va luable.  For ex ample, th e   (, ) nk -sta r graph s wa s first p r opo sed in  1 995 by W.K  Chian g  et  al [1]. Becau s e of go od   topologi cal p r opertie s  of  , nk S , its many p r op erties  have b een resea r ch ed such a s  di ameter  and  con n e c tivity [1, 8], pancy c licity [2],  (1 ) () s G  and  (2 ) () s G  [3-7], fault hamiltonicity and fault  hamiltoni city con n e c tivity [4, 12], indep ende nt  numb e r an d do min a ting num be r [13] and  so  on.  In this pap er,  we dete r min e   () bG  of  (, ) nk -sta r g r aph s, so th at can  get  () n S  an d the goo d   lowe r-boun d of  () n bS  of  n -sta r, denoted by n S  as the isomo r p h i s m of  ,1 nn S               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046       Som e  Result s of Bondag e  Num ber of  (n ,k)-Sta r Grap hs (Yu n chao  Wei)  5317 2. Preliminaries  For given  i n tegers  n  a nd  k , where  11 kn  , let  1 , 2 , ...., n Jn  and  let ( Pn   ,) k  be the set  of  k - p er mu ta tio n s  on   n J  for 11 kn  , that is ,   12 ,{ . . . k Pn k p p p :, , 1 } in i j pJ p p i j k  .   Defini tion 2.1.   The  (, ) nk -star  grap h, denot ed by , nk S , is an undire cted  grap h with   v e rtex -s et   , Pn k . The adj acen cy is d e fined  a s  follows: a ve rtex  12 ... ... ik p pp p  is  adja c ent to  a vertex  (1)  12 1 1 1 ii k p pp p p p   , where  2 ik ( sw ap 1 p  with  i p ).  (2)  2 ... k x pp , where  :1 ni x Jp i k  ( repla c e 1 p  by  x ).  Figure 1 sh o w s a  (4,2)-sta r gra ph  4,2 S         Figure 1. The  Structure of a (4,2)-star G r aph  4,2 S       The ed ge s of type (1) are referred to a s   i -edg es ( 2 ik ), an d the edge of type (2)  are  refe rre d to as  1-edge.  The verti c e s   of type (1 ) are refe rred to  as  swap-adja c ent ve rtice s ,  and   the vertice s   of type (2) are referre d  to  as un swap -adja c ent verti c e s . We al so  call  i -edge a s   swap-edg e, a nd call 1 - ed g e s a s   un swa p -ed ge.  Clea rly, every vertex in  , nk S  has  (1 ) k  swap- adja c ent verti c e s  and  () nk  unswap - adj acent  vertices. Usually, if  12 ... k vp p p  is a vertex in , nk S , we c a ll that  i p  is  the  i -th bit for ea ch  i   1 , 2 , ... k By Definition   2.1, we   kno w   ,1 nn n SS  a nd  ,1 nn SK  wh er n S  is   n -sta r g r a p h  and  n K   is compl e te grap h with  order  n . So  , nk S  is  a  gene rali zatio n  of  n S . It has been  sh own  by   Chia ng an d Che n  [1] that  n S  is an  1 n -regul ar,  1 n -conn ecte d vertex-tra n s itive gra p h   with   !! nn k  ver t ic es .   The follo wing  conte n t, we  mainly dete r mine the  dom inating n u mb er of  , nk S  for obta i ning   main re sults  of Section 3. Since  ,1 nn SK  , we only consi d e r  the ca se  2 k  in the following   discu ssi on.   Lemma 2.2.     , 1! ! nk n S nk  for  21 kn  Proof.  Let   , nk SV S  b e  a minim u dominatin g set of  , nk S , then  , () nk SS  by  Definition  1.1 .  By Definitio n  2.1,  we  ha ve kn own tha t   , nk S  is a  (1 ) n -regul ar gra ph, so  each   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046   TELKOM NIKA  Vol. 11, No . 9, September 201 3:  531 6 – 5321   5318 vertex of  S  ca n at most dominate  (1 ) n  vertices in  , nk SS . If  , () nk S   (1 ) ! 1 () ! n nk  then  S  can at mo st dominate   (1 ) ! 11 () ! n n nk      vertices in  , nk SS . Thus, we can get     , , (1 ) ! (1 ) ! () 1 1 1 () ! ( ) ! !! () () ! ( ) ! nk nk nn SV S S n nk nk nn nV S nk nk             It is contra ry to the definitio n of dominati ng numb e r.    Theorem 2.3 .   , (1 ) () () nk n S nk  for  21 kn  Proof.  By Le mma 2.2,  we  have sho w , (1 ) ! () () ! nk n SS nk  . Thu s , by Definition 1.1,  Theo rem 2.3  can b e  prove d  if we can  co nstru c t a dom inating set  S , s o  that  S   (1 ) ! () ! n nk We now split   , () nk VS  into  thre v e rtex -s ub set s n( 1 , 1 ) } , n VP n k     n V   {( 1 , ) } Pn k    and  12 1 1 1 {, 2 } . na a k i n Vp p p n p p p J a      It is  eas y to verify   that  n V , n V  and  n V   have no inte rse c tion, an d   '" nn , () nn k VV V V S    ! () ! n nk  since  ' n n- 1 ! ( 1 ) , n- k ! ( 1 ) n n VV nk   () ()  and  " n (1 ) ! (1 ) () ! n Vk nk Let  12 p k p p  be any one vertex of  n V then all neigh borin g-edge of  12 p k p p  must  have one u n swap -ed ge co nne cted to  2 k np p  of  n V Let  12 1 1 aa k p p p np p    be a n one ve rtex of   n V  , then  all  n e ighb orin g-e d ges o f   12 1 a p pp n   1 ak p p  must have  one  swap-ed ge conn ecte d  to  21 1 1 aa k np p p p p   of  n V Thus we can let  n VS , and  n (1 ) ! ! n V nk ()   Corollar y  2.4 .  In n-s t ar graph n S , () ( 1 ) ! n Sn Corollar y  2. 5  If let   12 1 \} ( ) x kj n n Vx p p p p J x x J  , then each  x V  is a   minimum do minating set of  , nk S  for  1, 2 , , x n Lemma 2.6.  If  S  is a minimum domin a t ing set of  , nk S then any two  vertices of  S   aren 't adja c e n t in  , nk S , and any two neighb oring - verti c e s  of  S  are n't co mmon.   Proof.  Let  1 v  and  2 v  be any two vertice s  of  S , if   1 v  and  2 v  are a d jacent in  , nk S , then  1 v  and  2 v  can at  most domin ate  (2 4 ) n  vertices of  , nk SS  sin c e eit her  1 v  or  2 v  only  dominate   (2 ) n  ver t ic es   of  , nk SS . Thus,  we  ca n get that  S   can  at mo st  domin ate   [( 2 ) ( 1 ) 2 4] Sn n   ver t ic es of  , nk SS , and  ca n get  (| | 2 SS     ,, )( 1 ) 2 4 2 2 nk nk n n n S VS VS  , a contra dicti on.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046       Som e  Result s of Bondag e  Num ber of  (n ,k)-Sta r Grap hs (Yu n chao  Wei)  5319 If  there exist   two neig hbo ring -vertices of  S   who are comm on,  the n   S  can  at  m o st   dominate   11 Sn   ver t ic es  of  , nk SS Therefore, we  have (1 ) 1 | ( SS n V     ,, )| 1 nk nk SV S  , a contra dicti on.        3. The Importan t  Res u lts  of Bon d age  Number o f   , nk S   In this se ction ,  we mainly consi der the b onda ge num b e r of  , nk S ..  Lemma 3.1.  If let  12 1 {\ } x kj n n Vx p p p p J x x J  , then:    (a) Any  two v e rtice s  of   x n Vx J  aren't adjacent.  (b) Any  two  set  x V  and  ,, yn Vx y J x y  have no intersection, an , nk VS   12 n VV V  (c) Any one vertex of  x n Vx J  has  exactly a neig hbor  re spe c ti vely in  ( yn Vy J   \) x Proof.  In fact , the con c lu si on (a ) is the  same  as  L e m m a 2.6. By Definition 2.1, it is easy  to verify that  (b) is corre c t. Next, we p r ove con c lu si on  (c). Let  23 1 x k vx p p p  b e  any  one  vertex of  x V . If element  y  isn't  in  x v , then  x v  is  only adja c e n t to  12 yk vy p p p  of  y V  by  a   swap-edg x y vv . If element  y  is in  x v , i.e the  t -th bit  t p y  for each  \{ 1 } k tJ , then  x v  is  only adjacent  to  12 1 yk vy p p p  of  y V  by an  swap-edg x y vv , and  the  t -th bit  t p x  of  y v   Corollar y  3.2.  The in du ced subg rap h   , [] nk x y SV V  of any two  set  x V  and  (, y Vx y   ,) n Jx y    is a  bip a rtite gra ph, d enoted  by  [, , ] x xy y VE V . Moreover,  x y E   is a uniqu compl e te mat c hing of  , [] nk x y SV V Lemma 3.3.  ,2 n S  has exa c tly  n  minimum do minating sets, which a r { x Vx p p    \} ( ) nn Jx x J Proof.  By  Co rolla ry 2.5,  we only  prov no oth e r dom inating  set s  e x cept  12 , , ..., n VV V Let X be a minimum d o minating  se t and differe nt from  Xn Vx J , and let nonem pty  , (, 2 , ) mm ii b m n XX V m J b n i J  and mt ii XX for  mt  by th e con c lu sion  (b)  of Lemma 3.1 .   By the con c l u sio n  (a ) of  Lemma  3.1  and L e mma  2.6, each ve rtex of  11 ii VX  ha s   exactly on n e ighb or in  1 i XX  si nce   1 i VX  must  be   dominate d   by  1 i XX  . By  Lemma  2.6,  we kno w  that all neighbo ring -vert i ce s of  11 ii VX aren't com m o n , so we  have     11 1 ,2 1! 2! ii i n n XX V X S n  . Now, let  1 i U  be a sub s et of  ,2 ( n S N   11 ) ii VX , and  denote   that neigh bors of  each  ve rtex of  11 ii VX only h a ve  one  in   1 i U , then  11 ii XX U clea rly ,   11 1 ii i UV X  .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046   TELKOM NIKA  Vol. 11, No . 9, September 201 3:  531 6 – 5321   5320 Next, by the proof  of Th eore m  2.3,  we let  1 1 {, 2 , } i VP n i   1 1 { i Vp i    1 \} n p Ji  and  11 1 1 ii i i VX X X   , where  1 11 ii iX X UU U  , and let  1 i X U  be in  1 i V ,    1 i X U   be in  1 i V  , c l early 1 1 i Xi UX  and  1 1 i Xi UX  If  1 i X U  , then nei g hbori n g - vertices of  1 i X  in  1 i V  can ' t  be domin ate d  sin c e it i s  e a sy  to verify  11 ,2 ,2 ni n i SV SV       , a contradi ction.   If  1 i X U   , then neighb orin g-ve rtice s  of  1 i X  in  1 i V  can't be dominate d ,  a   contradi ction.   If  1 i X U    and   1 i X U   , then  1 i X U  can  exa c tly d o minate  neig hbori n g - vertices  of  1 i X   and  1 i X   in  1 i V  exce pt  1 i X . Therefore ,  we have:          11 1 1 1 1 22 3 2 2 i X ii i i i U n Xn Xn Xn Xn X             (1)    In addition, we have kn own:        11 1 1 1! 1 2! ii i i n XX X V n n                                            (2)    By ( 3 .1) (3.2), w e  can  get  11 11 ii Xn X n   , a  contradi ction fo 1 0 i X   an 1 0 i X . Thus X  doe s not exist.    Theorem 3.4 .   , () 2 nk n bS    , and  ,2 () 2 n n bS  for  3 n Proof.  Let  B  be a minimu m  bonda ge  set  of  , nk S . If  , () 2 nk n bS , then there at le ast  exists a  x V , all neigh bo ring -edge of wh ich  are n't in   B  such that  x V  is  still a  mi nimum   dominatin g set  of  , nk S  by Corolla ry 3.2  sin c e e a ch  edge  of  B  ca n exactly  co nne ct two  element s of  {: } x n Vx J , that is 2 Bn , a contradi ction. So we have  , () 2 nk n bS    Next, we  c o ns truc t a set  B  su ch t h at   ,2 () 2 n n Bb S  . Let  x y e  b e  a n y o ne e dge  of   ,2 [] nx y SV V , then  x yx y eE  by  Corolla ry  3.2. Now, we let   12 3 4 1 ,, , } nn Be e e  for even   n , or   12 34 21 , 1 ,, , , } nn n n Be e e e   for odd  n . It  is  eas y  to verify that  ,2 ,2 () ( ) 1 nn SB S    by Corolla ry 3.2 and Lem ma 3.3.        4. Conclusio n   In fac t, we  conjec ture  , () 2 nk n bS , b u t need to fin d  a suitable  method fo r p r oving the  conj ectu re.   In any ca se,  in Graph T h e o ry, it is rath er  difficult to  comp ute bo n dage  numb e r of the  grap hs.  Up t o  no w, the concl u si on s in  this re sp ect  are  confin ed  only to a few spe c ific  gra p h su ch a s  cub e ,  de Bruijn an d Kautz digra phs an so o n . Thus, the pape r is very valuable si nce it  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046       Som e  Result s of Bondag e  Num ber of  (n ,k)-Sta r Grap hs (Yu n chao  Wei)  5321 solve s  bo nda ge num be r of  (, 2 ) n -sta r graph and the p r e c i s e lo we r- b o u nd of bo ndag e numb e r   of  (, ) nk -star g r a p h s  and  n -sta r graph s.      Ackn o w l e dg ement  The wo rk wa s su ppo rted b y  "973" Program of China  (No. 201 2CB3 1620 0).       R e fe re nc es  [1]  W K  Chiang, R J  Chen. T he  (, ) nk -star gragh: A gen eral ize d  star grap h.  Informati on Proc es sing   Letters . 199 5; 56(5); 25 9-2 6 4 .   [2]  Y Ch en, D  D uhu a, T  Yea, J F u . W eak- v ertex p anc ycl i cit y  of  (, ) nk -star grag hs.  Th eo re tical  Co mp uter Scie nce . 200 8; 396 ; 191-19 9.  [3]  W H  Yang, HZ  Li, XF  Gou.  A kind  of co nd ition a l fau l t tol e ranc e of  (, ) nk -star grag hs.  Inform ation  Processi ng Let ters . 2010; 11 0 ;  1007-1 0 1 1 [4]  HC Hsu, YL  H s ieh, JM T an, LH Hsu. F a u l t hamilt o n icit and fa ult ham i l tonicit y  co nn e c tivit y  of the   (, ) nk -star graghs.  Ne two r ks . 2003; 42; 189- 20 1.  [5]  SC H u , CB Y ang.  F a ult to l e ranc e o n  sta r  gra phs . In  P r ocee din g of  the F i rst Aiz u  Internati o n a l   S y mp osi u m on  Parall el Alg o rit h ms/Architectu r e S y nthesis. 1 995; 17 6-1 82.   [6]  M W an, Z  Z h ang. A kin d  o f  conditi ona l v e rtex c o n necti vit y  of star gr aphs.  Ap pli e d  Mathe m atic s   Letters . 200 9; 22; 264- 26 7.  [7]  L H e , K Qi u, Z Z Shen.  N e i ghb ourh ood  Bro a d c asting  a nd  Broadc astin g  o n   the  (, ) nk -Star Graph . I n   Procee din g of the 8th i n ternat i ona l co n f erence  on Al gorithms a n d  Architectures  for Parall e l   Processi ng. 20 08; 70-7 8 [8]  W  Yang,  H L i , J Me ng. C o n d itio nal  co nnec tivit y   of  C a yle y  gra phs  ge ner ated  b y  tra n sp ositio n tree s .   Information Pr ocessi ng L e tters . 2010; 11 0(2 3 ); 1027- 10 30.   [9]  J Hua ng, JM  Xu. T he total  domi natio n a n d  bo nd age  nu mbers of e x t e nde d d e  Bru i j n . and  Kaut z   digr aphs.  Co mputer an d Math ematics w i th Applic atio ns . 20 07; 53(8); 1 206 -121 3.  [10]  EF  Shan, LY Kang. Bon d a ge  numb e r in ori e nted gra phs.  A r s Combin atori a . 2007; 8 4 ; 31 9-33 1.  [11]  J Hua ng, JM  Xu. T he bo nd age  numb e rs  and  effici ent  d o min a tions  of vertex- tra n siti ve gra phs.   Discrete Math e m atics .  2 008; 3 08 (4) ; 571-5 8 2 [12]  Gou x Che n , P engc he ng Z h a ng, Me ng  Z h a ng, Yu li ang  W u . Batch  zero   stegan og-  rap h ic m ode l f o r   grap h transfor m ation.  T E LK OMNIKA Indo nesi a  Jo urn a of Electric al E ngi neer in g . 20 12; 1 0 (4);73 4 - 742.   [13]  Y.\C W e i, F G   Che n , H X  Z h u .  Indep end ent  Numb er an Domin a tin g  Nu mber of (n,k)- Star Graphs .   T E LKOMNIKA Indon esi a  Jour nal of Electric al  Engin eeri n g .  2 013; 11 (1) ; 31 0-31 5.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.