Czy dominujący problem z zestawem jest ograniczony do płaskich dwustronnych grafów o maksymalnym stopniu NP-3?


18

Czy ktoś wie o wyniku NP-kompletności dla problemu ZESTAW DOMINUJĄCY na wykresach, ograniczonego do klasy płaskich dwustronnych grafów o maksymalnym stopniu 3?

Wiem, że jest NP-kompletny dla klasy grafów płaskich o maksymalnym stopniu 3 (patrz książka Gareya i Johnsona), a także dla grafów dwustronnych o maksymalnym stopniu 3 (patrz M. Chlebík i J. Chlebíková, „Twardość aproksymacyjna z dominujące problemy zadane na wykresach z ograniczonymi stopniami ”), ale nie udało się znaleźć kombinacji tych dwóch w literaturze.


3
Następnym razem link do oryginalnego postu, jeśli przejdziesz. mathoverflow.net/questions/43720/… . Zobacz także nasz wpis FAQ na temat crossspostingu .
Tsuyoshi Ito

3
(1) Czy coś jest znane, jeśli zwiększysz 3 do innej stałej? (2) Czy coś wiadomo o specjalnym przypadku, w którym „maksymalny stopień 3” jest dodatkowo ograniczony do „3-regularnego”? (Czy wiadomo, że jest w P? Czy wiadomo, że jest równoważne z przypadkiem maksymalnego stopnia 3?) (3) Z ciekawości, czy ma to zastosowanie, czy jesteś zainteresowany nim sam? (Na wszelki wypadek nie mówię, że problem bez aplikacji jest zły. Pytam o to, ponieważ jeśli masz jakąś aplikację, może to uczynić pytanie bardziej interesującym.)
Tsuyoshi Ito

(1) Nie, według mojej wiedzy (2) Nie. Ale spodziewam się, że będzie to również trudne (3) Jedynym zastosowaniem dla mnie byłoby uzyskanie twardości NP niektórych innych problemów w tej samej, naprawdę ograniczonej klasie wykresy
Florent Foucaud

Odpowiedzi:


24

Co jeśli po prostu wykonasz następujące czynności: Biorąc pod uwagę wykres , skonstruuj kolejny wykres G = ( V U , E ) , dzieląc każdą krawędź G na 4 części; tutaj U to zestaw nowych węzłów, które wprowadziliśmy, oraz | U | = 3 | miG=(V,E)G=(VU,E)GU.|U|=3|E|

Wykres jest dwustronny. Ponadto, jeśli G jest płaski i ma max. stopień 3, a następnie GGG jest również płaski i ma max. stopień 3.G

Niech będzie (minimalnym) dominującym zbiorem dla G ' . Rozważmy krawędź ( x , y ) E, która została podzielona w celu utworzenia ścieżki ( x , a , b , c , y ) w G . Teraz wyraźnie przynajmniej jeden z a , b , c jest w D ' . Ponadto, jeśli mamy więcej niż jeden z a , b , c w D D DG(x,y)E(x,a,b,c,y)Ga,b,cDa,b,cD , to można zmodyfikowaćD aby pozostał prawidłowym zestawem dominującym, a jego rozmiar się nie zwiększał. Na przykład, jeśli mamy i C D ' , to równie dobrze można usunąć C zaDcDc i dodajD do D ' . Stąd wlog mamy | D U | = | E | .yD|reU|=|mi|

Następnie rozważyć . Załóżmy, że x V i x D . Musimy mieć węzła do D ", taki, że ( x , ) E ' . Stąd istnieje krawędź ( x , y ) E , takie, które ma ścieżki ( x , , b , c , y ), w G 're=reV.xVxDaD(x,a)E(x,y)E(x,a,b,c,y)G . Od i a D , mamy b , c D za,b,doUzareb,dore , a aby zdominować , musimy mieć y D . Tak więc, w G węzła Y jest sąsiadem x z y D . Oznacza to, że D jest zbiorem wyróżniającym dla G .doyDGyxyDDG

Z drugiej strony, uważa się (co najmniej) zbiór dominujący do G . Zbuduj dominujący zestaw D dla G , aby | D | = | D | + | E | w sposób następujący: Do krawędzi ( x , y ) E , który został podzielony w celu utworzenia ścieżki ( x , , b , c , r ), w G ' , dodajemy doDGDG|D|=|D|+|E|(x,y)E(x,a,b,c,y)GaD jeśli i y D ; dodajemy c do D ', jeżeli x D i y D ; a w przeciwnym razie dodajemy b do D ' . Teraz można sprawdzić, czy D jest dominującym zestawem dla G : Z założenia wszystkie węzły w U są zdominowane. Teraz niech x V D . Potem jest takie y V , żexDyDcDxDyDbDDGUxVDyV. i stąd wzdłuż ścieżki ( x , , b , c , y ) mamy do D ' , który dominuje X .(x,y)mi(x,za,b,do,y)arex

Podsumowując, jeśli ma dominujący zestaw wielkości k , to G ma dominujący zestaw wielkości co najwyżej k + | E | , a jeśli G ma dominujący zestaw wielkości k + | E | , wówczas G ma dominujący zestaw wielkości co najwyżej k .solksolk+|mi|solk+|mi|solk

Edycja: Dodano ilustrację. U góry: oryginalny wykres ; środkowy: wykres G z dominującym „znormalizowanym” zestawem; u dołu: wykres G z dowolnym zbiorem dominującym.solsolsol

Przykład


1
Niezła odpowiedź.
Mohammad Al-Turkistany

Dziękuję, że ładnie odpowiada na moje pytanie (nawet bez ładnych zdjęć;)) Czy ktoś jest świadomy odniesienia, w którym inne (klasyczne) problemy z trudnym NP-grafem (np. Pokrywa wierzchołków lub inne problemy z dominacją) są badane na dwustronnych grafach płaskich o ograniczonym stopniu? Myślę, że to powinno być interesujące.
Florent Foucaud,

2
Jeśli to odpowiada na pytanie, być może powinieneś rozważyć zaakceptowanie odpowiedzi ... :) Jeśli chodzi o inne problemy, pokrycie wierzchołków jest łatwe na każdym grafie dwustronnym . Ale wydaje mi się, że zestawy dominujące na krawędzi mogą być naturalnym problemem do studiowania w tym otoczeniu?
Jukka Suomela,

Ok dziękuję za przypomnienie mi twierdzenia Königa i zaznaczenie zielonego pola wyboru;)
Florent Foucaud

Solidna odpowiedź Jukka!
Gabriel Fair
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.