パラメーター化されたCLIQUEの硬度?


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してみましょう0≤p≤1と意思決定問題を考えます

クリークPの入力:整数S、グラフGとTの頂点とエッジ質問:ん、少なくとも上クリーク含むの頂点を?p
sGt⌈p(t2)⌉
Gs

CLIQUEのインスタンスには、考えられるすべてのエッジのうち割合が含まれています。明らかに、値によってはCLIQUEが簡単です。CLIQUEには完全に切断されたグラフのみが含まれ、CLIQUEは完全なグラフが含まれます。どちらの場合でも、CLIQUEは線形時間で決定できます。一方、値がに近い場合、CLIQUEは、CLIQUE自体からの削減によりNP困難です。本質的に、Turánグラフとの素な結合をとるだけで十分です。。pppp01pp1/2p T(t,s−1)

私の質問:

CLIQUE _pはp、pのすべての値に対してPTIMEまたはNP-completeのどちらpですか?または、CLIQUE _pが中程度の複雑さを持つpの値はありますか(P≠NPの場合)?pp

この質問は、ハイパーグラフに関する関連する質問から生じましたが、それ自体が興味深いようです。


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興味深い質問!
— Suresh Venkat

paは0〜1の実数ですか、またはpはtの関数になりますか?
— ロビンコタリ

@Robin:指定していませんが、両方とも興味深いでしょう。
— アンドラスサラモン

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エッジの割合が上限(正確なカウント要件または下限ではない)である場合、定数0<p<1この問題はCLIQUEからの削減によりNP困難です:孤立した頂点の十分に大きなセットを追加します。数のエッジが指定された式に等しいという要件はありますか?それとも私が見逃しているのは明白に明らかなものですか?:
— gphilip

1
@gphilip:あなたが指摘しているように、比率が上限である場合、削減は即時です。これが、質問が正確な割合で表現されている理由です。
— アンドラスサラモン

回答:


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問題CLIQUE pの定義の数値は、質問に対するgphilipのコメントとは異なり、グラフのエッジの数と正確に等しいと仮定します。⌈p(t2)⌉

問題CLIQUE pは、通常のCLIQUE問題からの縮小により、任意の有理定数0 < p <1 に対してNP完全です。(と仮定pは合理的であるのみように要求されるから計算することができるNの時間多項式でN)。⌈pN⌉

ましょうkは ≥3両方満たす整数であるK 2 ≥1/ P及び(1-1 / K)(1-2 / K)> Pを。しきい値sとともにn個の頂点とm個のエッジを持つグラフGが与えられると、縮小は次のように機能します。

  1. s < kの場合、時間O(n s)でCLIQUE問題を解決します。少なくともsのサイズのクリークがある場合、固定のyesインスタンスを生成します。それ以外の場合は、固定のインスタンスは生成されません。
  2. n < sの場合、固定のインスタンスは生成されません。
  3. もしN ≥ S ≥ K、我々はに追加G(K -1)-partiteグラフ各セットはから成るn個の頂点を正確に有するエッジ、このグラフを作成します。⌈p(nk2)⌉−m

ケース1はO(n k -1)時間を要することに注意してください。これは、すべてのpに対するnの多項式です。ケース3は、可能であるので、もしN ≥ S ≥ K、次いで⌈ P ( N K負でないと完全な(のエッジの最も数であるK-1)-partiteグラフK、N、...、N次の二つの特許請求の範囲に示されるように。⌈p(nk2)⌉−m

請求項1。 。⌈p(nk2)⌉−m≥0

証明。以降、p( nkm≤(n2)、または同等PNK(NK-1)≥N(N-1)。以来、P≥1 /K2、我々はPNKを(NK-1)≥N(N-1 /K)≥N(N-1)。 QED。p(nk2)≥(n2)

クレーム2。 。(右側は、完全な(k-1)部分グラフKn、…、nのエッジの数であることに注意してください。)⌈p(nk2)⌉−m<n2(k−12)

証明。以降とM我々は証明する場合≥0、それが十分で、P ( N K⌈x⌉<x+1、又は等価的にN2(K-1)(K-2) -PNK(NK-1) - 2≥0ので、P<(1-1 /K)(1-2 /K)、我々は n個2(K-1)(K-2)-Pnはk個(nはK-1)-2≥N2(K-1)(K-2p(nk2)+1≤n2(k−12)

n2(k−1)(k−2)−pnk(nk−1)−2
=n
≥n2(k−1)(k−2)−n(n−1k)(k−1)(k−2)−2
QED。
=nk(k−1)(k−2)−2≥(k−1)(k−2)−2≥0.

編集:リビジョン1の削減にはエラーがありました。場合によっては、負の数のエッジを持つグラフが必要でした(pが小さい場合)。このエラーは修正されました。


これは特定のフレージングに最も近いので、取り組みに感謝します。ケース3は、私が考えていたものに最も近いものです。しかし、私は計算に従っていません-少し拡大してもらえますか?
— アンドラスサラモン

@AndrásSalamon:できました。
— 伊藤剛

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