マイナー除外されたグラフにとって簡単なものは何ですか?


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色の近似数は、Jung / Shahのアルゴリズムを使用して、マイナー除外されたグラフで簡単に思えます。一般的なグラフでは難しいが、マイナーな除外グラフでは簡単な問題の他の例は何ですか?

更新10/24 Groheの結果に従って、有界ツリー幅グラフでテストするFPTの式は、マイナーな除外グラフでテストするFPTであるようです。さて、問題は、そのような数式の割り当てを満たすカウントの扱いやすさにどのように関係するのでしょうか?

上記の記述は偽です。MSOLは、有界ツリー幅グラフではFPTです。ただし、3色性は、マイナー除外されていない平面グラフではNP完全です。

回答:


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知られている最も一般的な結果はGroheによるものです。2010年7月に要約が発表されました。

  • Martin Grohe、固定小数点の定義可能性と未成年者が除外されたグラフの多項式時間、LICS 2010(PDF

要するに、カウントを伴う固定小数点ロジックで表現可能なステートメントには、少なくとも1つの除外されたマイナーを持つグラフのクラスで多項式時間アルゴリズムがあります。(FP + Cは、固定小数点演算子と、定義可能な頂点セットのカーディナリティを提供する述語で拡張された1次論理です)。重要な考え方は、マイナーを除外すると、クラス内のグラフが固定小数点ロジックで定義可能なツリー状の分解を順序付けできるようになることです(カウントなし)。

したがって、FP + Cで定義できるが数えにくいプロパティを検討することで、質問に対する多数の回答を得ることができます。


編集:これが実際にあなたの質問に答えるかどうかはわかりませんが、あなたのアップデートについてはそうではありません。Groheの結果へのポインタとステートメントは正しいですが、削除されたテキストはあなたの質問に関連しているとは思いません。(これを指摘してくれたStephan Kreutzerに感謝します。)明確にする価値があるかもしれません。一般的には難しいが、マイナーな除外クラスでは簡単なカウント問題、または決定問題が必要ですか?


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興味深い...私は、平面グラフのようなものを、このツリー状の分解ルックス不思議
ヤロスラフBulatov

2
私が見つけた有用な定理は、有界twグラフの多項式時間で決定できる場合に限り、プロパティはFP + Cで表現できることです。質問は次のとおりです-FP + Cの決定問題の複雑性は、類似のカウント問題の複雑性とどのように関連していますか?
ヤロスラフブラトフ

@Yaroslav:これが書かれたら、これについての参照をお願いできますか?ありがとう。
gphilip

3
笑、私は実際にそれを発見しませんでした、私はGroheの「論理、グラフ、およびアルゴリズム」の2ページに「発見しました」
ヤロスラフ・ブラトフ

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マイナークローズグラフファミリの興味深い特性は、縮退を制限していることです。です。これは、有界縮退のグラフで簡単な問題はすべて、マイナークローズドファミリーのグラフでは簡単であることを意味します。

そのため、たとえば、グラフにサイズkのクリークが含まれているかどうかを見つけることは通常難しい問題であり、最適なアルゴリズムはようなものです。ただし、縮退が定数であることを知っている場合、k-クリークは線形時間、つまりO(n)時間で見つけることができます。クリークの問題に関するウィキペディアの記事でも、これに関する情報が提供されています。(正確な実行時間はO k d G k n )のようなものです。)このアルゴリズムはO(nk)OkdGkn千葉と西関です。

他の例は、MathOverflowのDavid Eppsteinよる、有界縮退を持つグラフに関する同様の質問に対するこの回答にあります。


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私の論文arxiv.org/abs/1006.5440には、すべての最大クリークをリストするランタイムがいくらか優れているなど、縮退度の低いクリークのリストに関する最近の結果がいくつかあります。O(dn3d/3)
デビッドエップシュタイン

マイナークローズ(回答)グラフとマイナー除外グラフ(質問)の関係がわかりません。また、すべての完全なグラフのセットはマイナークローズですが、限定的な縮退ではありません。
サイード

マイナー閉鎖=マイナー除外。すべての非自明なマイナークローズグラフファミリには、縮退の限界があります。元のステートメントに「非自明」を追加する必要がありました。
ロビンコタリ

まず、マイナークローズ!=除外マイナー(代わりにマイナーマイナークローズを除外)、そうでない場合は、多くの新しいクラスのグラフに多くの新しい近似アルゴリズムとパラメーター化アルゴリズムを提供できます。また、非自明なマイナー閉グラフとは何ですか?例えば、最大でf(| G |)のツリー幅のグラフは自明ですか、自明ではありませんか?または密なグラフのクラス(マイナークローズでよく準順序付けされている)、自明なマイナークローズまたは非自明ですか?あなたの定義は明確ではなく、読者はあなたの心の中にあるものを推測することはできません(そして私が最初に述べたようにあなたの定義の一部は間違っています)。
サイード

マイナークローズグラフファミリとはどういう意味かを説明できます。マイナーであるGあればHをから得ることができるG、エッジを削除する、単離された頂点を削除したりエッジを収縮させることにより。グラフファミリは、無向無ラベルのグラフFのセット(通常は無限のセット)です。 Fはすべてのためならば、マイナー・クローズの家族であるGF、のすべての未成年者GHGHGFFGFGでもある。すべてのグラフのセットではない場合、ファミリは重要です。ツリー幅kのグラフ(定数kの場合)はマイナー閉ですが、ツリー幅fのグラフ|Fkk一般的にマイナークローズではありません。これは私がそれを理解する方法です。もちろん間違っているかもしれません。f(|G|)
ロビンコタリ

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補足として、マイナー除外されたグラフのアルゴリズムの別の有用な特性は、これらのグラフに小さなセパレータがあることですです。より正確には、

グラフでマイナーを除くセパレータを見つける線形時間アルゴリズム、ブルースリード、デビッドR.ウッド、アルゴリズムに関するACMトランザクション、2009年

サイズのセパレータを見つける線形時間アルゴリズムがある、またはOはN 3 / 2 + M サイズのセパレータを見つける時間アルゴリズムOをN 1 / 2O(n2/3)O(n3/2+m)O(n1/2)

セパレーターは動的計画法に適しています。また、NP完全問題の多くは、近似比の良い高速アルゴリズムを備えていることが示されています。たとえば、解は最適な定数またはPTASの一定因子内にあります。 平面グラフ、および一般に、有界グラフは、マイナーな除外されたグラフの問題を解決しようとするときの良い出発点です。


セパレーターが適切な色の数を数えるのに役立つかどうか考えはありますか?
ヤロスラフブラトフ

1
実際はそうではないかもしれませんが、イアンが言及した論文の方が役立つかもしれません。結果の拡張は、SODA '07の同じ著者による「収縮分解による近似アルゴリズム」にあります。
Hsien-Chih Chang張顯之

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一般的なグラフよりも除外されたマイナーグラフの方が、NP困難な問題を大幅に改善できる(またはPTASのいずれかことを示す多くの論文があります。たとえば、以下を参照してください。O1

アルゴリズムグラフマイナー理論: Demaine、Hajiaghayi、およびKawarabayashiによる分解、近似、および色付け

この論文では、Robertson&Seymourの定理によって保証された除外マイナーグラフの特定の(やや複雑な)分解のアルゴリズムバージョンを提供します。また、その中の参照も確認してください。


ありがとう、それはかなり魅力的です...私はGroheの「論理、グラフ、およびアルゴリズム」で分解アルゴリズムのよりアクセス可能な説明を見つけました
ヤロスラフ・

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平面グラフは、マイナーフィーグラフの特殊なケースにすぎません(K5 そして K33 マイナーフリー)、平面グラフのNP硬度は、他のマイナーフリーグラフにとっても難しいという結論を出すことはできません。

たとえば、独立セットのパラメータ化された複雑さ H-無料のグラフは、構造に応じて異なるパフォーマンスを持つことができます H[ 1 ]。

ハドウィガー予想では、 Kt-マイナーフリーグラフには適切な t1-着色。最新の作品について、Heuvel and Wood [ 2 ]は、Kt-マイナーフリーグラフは t1-最大で単色度で着色可能 t2

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