แสดงให้เห็นว่าการลบจุดสุดยอดน้อยที่สุดไปยังกราฟสองฝ่ายคือ NP-complete


10

พิจารณาปัญหาดังต่อไปนี้เช่นมีการป้อนข้อมูลเป็นกราฟอย่างง่ายและจำนวนเต็มธรรมชาติkGk

มีชุดเช่นที่เป็นสองฝ่ายและ ?SV(G)GS|S|k

ฉันต้องการแสดงให้เห็นว่าปัญหานี้คือ - สมบูรณ์โดยการลด 3-SAT, -CLIQUE, -DOMINATING SET หรือ -VERTEX COVERNPkkk

ฉันเชื่อว่าฉันสามารถลดปัญหา 3 สีได้ดังนั้นฉันจะต้องดูวิธีลดปัญหาที่กล่าวถึงอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น แต่ตั้งแต่นั้นจะค่อนข้างยุ่งฉันสงสัยว่าถ้ามีคนเห็นการลดลงของปัญหาดังกล่าวข้างต้น

นอกจากนี้ยังมีชื่อสำหรับปัญหาการตัดสินใจนี้หรือไม่?


6
แปลกวงจรขวาง
Pål GD

นี้ดูเหมือนคล้ายกับชุดจุดสุดยอดข้อเสนอแนะ นั่นคือคุณต้องการค้นหาเซตย่อยขั้นต่ำเพื่อลบกราฟที่เป็นผลลัพธ์ กราฟวงจรเป็นนิยามต้นไม้ (หรือป่า) ซึ่งเป็นสองฝ่าย
Nicholas Mancuso

@NicholasMancuso มันไม่เหมือนกันเลย เป็นจริงตามที่ฉันพูดข้างต้นปัญหาวงจรคี่ผิดปกติ หรือตามที่ Vor ชี้ว่าถูกเรียกว่าการลบโหนด Bipartite (หรือจุดสุดยอด) โดย Yannakakis ในยุค 70 และ 80
Pål GD

@ PålGDฉันเห็นด้วย ฉันรู้สึกว่าการลดที่ง่ายที่สุดนั้นมาจาก FVS อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ถูกสร้างขึ้นโดยไม่จำเป็นโดยนิยามของมันว่า Odd Cycle Transversal
Nicholas Mancuso

2
@Jernej: คุณพูดว่า "... ผมอยากจะแสดงให้เห็นว่าปัญหานี้เป็นปัญหาใน NPโดยการลดการอย่างใดอย่างหนึ่งไป 3 SAT, K-ก๊ก ..." คุณหมายถึง "ฉันต้องการแสดงให้เห็นว่าปัญหานี้เป็นปัญหาแบบNP-hardโดยใช้การลดลงจาก 3-SAT, k-CLIQUE, ... " หรือไม่ (ปัญหาชัดเจนใน NP เพราะการทดสอบว่ากราฟเป็น bipartite สามารถทำได้ในเวลาเชิงเส้น)
Vor

คำตอบ:


8

ปัญหาของคุณคือกรณีพิเศษของปัญหาในวงกว้างที่ชื่อว่าปัญหาการลบโหนด :

JM Lewis และ M. Yannakakis "ปัญหาการลบโหนดสำหรับคุณสมบัติทางพันธุกรรมคือ NP-complete"

... บทความนี้เกี่ยวข้องกับคลาสของปัญหากราฟที่กำหนดดังต่อไปนี้:
สำหรับคุณสมบัติกราฟคงที่ให้ค้นหาจำนวนโหนดขั้นต่ำ (หรือจุดยอด) ซึ่งจะต้องลบออกจากกราฟที่กำหนดเพื่อให้ผลลัพธ์เป็นไปตาม . เราเรียกสิ่งนี้ว่าปัญหาโหนดลบสำหรับ\ผลของเราแสดงให้เห็นว่าถ้าเป็นขี้ปะติ๋วทรัพย์สินซึ่งเป็นกรรมพันธุ์ใน subgraph เทพแล้วปัญหาโหนดการลบเป็น NP-ยาก นอกจากนี้หากเราเพิ่มเงื่อนไขที่ทดสอบสำหรับΠGΠΠΠΠΠสามารถดำเนินการได้ในเวลาพหุนามจากนั้นผลลัพธ์ของเราบ่งบอกว่าปัญหาการลบโหนดสำหรับนั้นสมบูรณ์ NP ...Π

ปัญหาของคุณคือปัญหาการลบโหนดสำหรับ bipartitenessแต่ (ตามที่บันทึกไว้โดย Pal) เป็นที่รู้จักกันในปัจจุบันว่าเป็นปัญหาOdd cycle traversal (OCT)

แก้ไข

สำหรับสิ่งที่เกี่ยวกับการลดโดยตรงฉันคิดว่าอันนี้จาก 3SAT

รับอินสแตนซ์ของ 3SAT ที่มีตัวแปรและอนุประโยคให้สร้างกราฟต่อไปนี้: เพิ่มสองโหนดสำหรับแต่ละตัวแปรและขอบระหว่างพวกเขา ในการจำลองการมอบหมายความจริงให้เพิ่มโหนดสำหรับตัวแปรแต่ละตัวและเชื่อมต่อพวกเขาทั้งสองกับและ ; ในวิธีนี้ในการที่จะทำให้การลบฝ่ายกราฟที่มากที่สุดโหนดอย่างน้อยหนึ่งระหว่างและต้องถูกลบ สุดท้ายสำหรับข้อแต่ละเพิ่ม 4 โหนดและสร้างวงจรแปลกที่เชื่อมต่อตัวแปรในC_jnmxi,xi¯n+1xixixi¯nxixi¯CjCj

ส่งผลให้กราฟสามารถทำลบสองฝ่ายที่มากที่สุดโหนดและถ้าหากสูตร 3SAT เดิมพอใจGn

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่


นี่ไม่ใช่คำตอบที่คำถามถาม OP ต้องการลดอย่างชัดเจนโดยใช้ปัญหาที่กำหนด นอกจากนี้ปัญหานี้เป็นที่รู้จักกันในปัจจุบันในชื่อ Odd Cycle Transversal
Pål GD

@ PålGD: ถูกต้อง
Vor

ใช่ แต่ฉันไม่เห็นการลดลงของรายการปัญหาของ OP ทันทีแม้ว่า ... ฉันรู้ แต่เพียงผู้เดียวที่คุณพูดถึงโดยยานยานกิส
Pål GD

@ PålGD: ฉันจะคิดถึงการลดลงที่แตกต่างกัน แต่จริงๆแล้วฉันไม่แน่ใจว่า OP ต้องการอะไร (ดูความคิดเห็นของฉันด้านบน)
Vor

@ หรือสิ่งที่ฉันต้องการคือการเห็นการลดลงง่ายๆจากปัญหาที่กล่าวถึงอย่างใดอย่างหนึ่ง บทความนี้เป็นที่รู้จักกับฉัน แต่ฉันค่อนข้างมองหาการลดที่ตรงที่สุด
Jernej
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.