ปัญหาการตัดฟรี H


17

สมมติว่าคุณได้รับกราฟที่เชื่อมต่อง่ายและไม่มีทิศทาง

ปัญหาการตัดแบบปราศจาก H ถูกกำหนดดังต่อไปนี้:

ให้กราฟ G ที่ง่ายและไม่ได้บอกทิศทางมีการตัด (พาร์ทิชันของจุดยอดออกเป็นสองชุดที่ไม่ว่างเปล่า, L, R) ซึ่งกราฟที่เกิดจากการตัดชุด (L และ R) ทั้งสองไม่มีกราฟย่อยของโม .

ตัวอย่างเช่นเมื่อ H คือกราฟที่มีจุดยอดสองจุดเชื่อมต่อกันด้วยขอบเดียวปัญหาจะเหมือนกับการพิจารณาว่ากราฟเป็น bipartite และอยู่ใน P

ในกรณีที่ H เป็นรูปสามเหลี่ยมนี่ก็เหมือนกับปัญหาจุดยอดของปัญหาสามเหลี่ยมสีเดียว

ฉันคิดว่าฉันสามารถแสดงให้เห็นได้ว่าเมื่อ H เชื่อมต่อ 2 จุดกับจุดยอดอย่างน้อยสามจุดปัญหาการตัดฟรี H คือ NP-Complete

ฉันไม่สามารถค้นหาการอ้างอิงถึงปัญหานี้ (และผลลัพธ์ใด ๆ )

เราสามารถดร็อปสภาวะ 2-connectness และยังคงพิสูจน์ NP-Completeeness ได้หรือไม่?

มีใครรู้บ้างเกี่ยวกับผลลัพธ์ที่ทราบซึ่งจะบ่งบอกถึงผลลัพธ์ข้างต้นหรือผลลัพธ์ที่ดีกว่า (หรือคุณคิดว่าอาจเกี่ยวข้อง)


1
"ฉันคิดว่าฉันสามารถแสดงให้เห็นได้ว่าเมื่อ H เชื่อมต่อ 2 จุดกับจุดยอดอย่างน้อยสามจุดปัญหาการตัดฟรี H คือ NP-Complete" นี่หมายความว่าสำหรับทุก ๆ H ที่เชื่อมต่อกับสามจุดยอดหรือมากกว่าการตัดที่ปราศจาก H คือ NP-complete หรือไม่ และเช่นเดียวกันถ้าเราลดการเชื่อมต่อที่ 2 เราต้องการพิสูจน์ว่าสำหรับทุก H ที่มีจุดยอดสามจุดขึ้นไปการตัดที่ปราศจาก H คือ NP-complete หรือไม่
Evgenij Thorstensen

@Evgenij: ใช่ทุก ๆ H มันเป็น NP-Complete ดังนั้นมันจึงเป็นปัญหาระดับ NP-Complete ใช่คำถามอื่น ๆ ด้วย
Aryabhata

คำตอบ:


9

คุณสามารถค้นหาคำว่า "bipartition" หรือ "vertex partition" หรือ "colouring" แทน "cut" การวางนัยทั่วไปของหมายเลขสีในบรรทัดที่คุณบอกว่าได้รับการพิจารณามาตั้งแต่กลางยุค 80 (หรือก่อนหน้านี้อาจเป็นไปได้) มีการอ้างอิงที่หาได้ยากในการประชุม combinatorics ของแคนาดา แต่คุณอาจต้องการดู Cowen, Goddard และ Jesurum (JGT หรือ SODA 1997) และการอ้างอิง / การอ้างอิงที่เกี่ยวข้อง

แก้ไขเมื่อ 15/02/2011

ตามที่ชี้ให้เห็นโดยAravindและMoron (ในความคิดเห็นด้านล่าง) การอ้างอิงต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าปัญหาการตัด free นั้นเป็นปัญหา NP-hard ยกเว้นในกรณีเล็กน้อยH

D. Achlioptas ความซับซ้อนของการปราศจากสี free คณิตศาสตร์ไม่ต่อเนื่อง 165/166 (1997) 21-30 [pdf]G

A. Farrugia การแบ่งจุดสุดยอดลงในคุณสมบัติการชักนำให้เกิดการถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบคงที่คือ NP-hard อิเล็กตรอน. J. Combin 11 (2004) # R46 (9 หน้า)


1
@Moron: จริง ๆ แล้วคำตอบในคำถามเกี่ยวกับพาร์ติชัน H-free นั้นมีความเกี่ยวข้องมากกว่าคำตอบของฉัน! cstheory.stackexchange.com/questions/884/h-free-partition/ …
RJK

ฉันดูมันและดูเหมือนว่าจะเกี่ยวกับคลาสของกราฟซึ่งรวมถึงกราฟย่อย ฯลฯ ปัญหานี้เกี่ยวข้องกับกราฟของกราฟที่เฉพาะเจาะจง
Aryabhata

@Moron: กระดาษ Farrugia รวมถึงกรณีที่แต่ละส่วนจะถูกชักนำให้เกิดสารเติมแต่งเช่นปิดภายใต้การแยกสหภาพและการลบจุดสุดยอด H-freeness เป็นคุณสมบัติที่เกิดจากสารเติมแต่ง
RJK

1
คุณพูดถูก ฉันแค่ไปตามนามธรรม ในความเป็นจริงเห็นได้ชัดว่ากระดาษusers.soe.ucsc.edu/~optas/papers/G-free-complex.pdfก็เกี่ยวข้องกับคำถามตามที่ถาม! คุณรังเกียจไหมถ้าฉันแก้ไขคำตอบเพื่อเพิ่มลิงค์เหล่านั้น
Aryabhata

1
กระดาษ PDF อื่น ๆ อยู่ที่นี่: www.combinatorics.org/Volume_11/PDF/v11i1r46.pdf
Aryabhata

2

ฉันรู้ว่านี่อาจไม่ตอบคำถามของคุณโดยตรง (เกี่ยวกับการอ้างอิง) แต่ฉันอยากจะร่างแนวทางที่เป็นไปได้สำหรับการแสดงความแข็งของ NP โดยไม่มีเงื่อนไขที่เชื่อมต่อ 2 มีสองสิ่งที่ขาดหายไป: หนึ่งคือหลักฐานของความแข็งของปัญหาที่มาดังนั้นเพื่อพูดและอีกอย่างคือฉันกำลังลดรุ่น H-cut ที่มีสี 'อาจ' หรือ อาจไม่เป็นประโยชน์ สำหรับคอขวดแรกฉันเชื่อว่าฉันมีหลักฐานในใจว่าฉันขี้เกียจเรื่องการทำพิธีดังนั้นฉันหวังว่าฉันจะไปถึงที่เร็ว ๆ นี้ ฉันเคยคิดถึงบางอย่างเกี่ยวกับการลดเวอร์ชันสีลงไปยังรุ่นที่คุณนำเสนอด้วยโชคเล็กน้อย ฉันยังสงสัยมากเกี่ยวกับหลักฐานของคุณในกรณีที่ H เชื่อมต่อ 2 คุณสามารถให้รายละเอียดได้ไหม?

ดังนั้นรุ่นสีจึงเป็นดังต่อไปนี้แต่ละจุดยอดในกราฟจะมีรายการสีจากจานสี P (ชุดคงที่และขอบเขต จำกัด ) เราจำเป็นต้องค้นหาการตัดเพื่อไม่ให้พาร์ติชันชักนำให้เกิดสำเนาเดียวของ H นั่นคือไม่มีเซตย่อยของ | H | จุดยอดที่เจือจางสำเนาของ H และรายการสีที่เกี่ยวข้องมีจุดตัดที่ไม่ว่างเปล่า

นี่คือการลดลงจากตัวแปรที่ จำกัด ของ d-SAT โดยที่ d คือ | H | (โปรดสังเกตว่าสิ่งนี้ไม่สามารถใช้งานได้เมื่อ d = 2)

ตัวแปรที่ จำกัด ของ d-SAT มีดังต่อไปนี้:

  1. ทุกประโยคมีทั้งตัวอักษรบวกหรือลบเท่านั้นขอผมดูประโยคดังกล่าวว่า P-clauses และ N-claus ตามลำดับ

  2. P-clause ทั้งหมดสามารถจับคู่กับ N-clause เพื่อให้อนุประโยคทั้งสองเกี่ยวข้องกับตัวแปรชุดเดียวกัน

(ฉันมีความคิดบางอย่างเกี่ยวกับสาเหตุที่รุ่นที่มีข้อ จำกัด นี้ดูเหมือนจะยาก - ข้อ จำกัด ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดนั้นยากและฉันสามารถจินตนาการถึงการลดลงจากที่นั่นแม้ว่าฉันจะเข้าใจผิดได้ง่าย!)

เมื่อพิจารณาถึงปัญหานี้การลดลงอาจจะแนะนำตัวเอง กราฟมีจุดสุดยอดสำหรับตัวแปรทุกสูตร สำหรับทุกข้อ C_i ให้นำสำเนาของ H ไปใช้กับชุดของตัวแปรที่มีส่วนร่วมในส่วนคำสั่งและเพิ่มสี i ลงในชุดของจุดยอดนี้ สิ่งนี้เสร็จสิ้นการก่อสร้าง

การมอบหมายใด ๆ ที่สอดคล้องกับการตัดตามธรรมชาติ:

L = ชุดของตัวแปรทั้งหมดที่ตั้งค่าเป็น 0, R = ชุดของตัวแปรทั้งหมดที่ตั้งค่าเป็น 1

การอ้างสิทธิ์คือการมอบหมายที่น่าพอใจสอดคล้องกับการตัดแบบโมโนโครม - เอช - ฟรี

กล่าวอีกนัยหนึ่ง (L, R) เมื่อได้รับการมอบหมายที่น่าพอใจจะเป็นเช่นนั้นทั้ง L หรือ R ไม่ได้ชักนำให้เกิดสำเนาเดียวของ H ถ้า L มีสำเนาดังกล่าวให้สังเกตว่า P-clause นั้นต้องมี ตัวแปรทั้งหมดตั้งค่าเป็น 0 ซึ่งขัดแย้งกับความจริงที่ว่าการมอบหมายนั้นเป็นที่น่าพอใจ ในทางกลับกันถ้า R มีสำเนาดังกล่าวดังนั้นประโยค N ที่เกี่ยวข้องจะต้องตั้งค่าตัวแปรทั้งหมดเป็น 1 ให้ขัดแย้งกันอีกครั้ง

ในทางกลับกันให้พิจารณาการตัดและตั้งค่าตัวแปรในด้านหนึ่งเป็น 1 และอีกอันเป็น 0 (โปรดสังเกตว่ามันไม่สำคัญว่าคุณจะทำอย่างไร - เนื่องจากสูตรที่เราใช้งานการกำหนดและพลิก รุ่นเทียบเท่ากับความพึงพอใจไป) หากข้อใดไม่เป็นที่พอใจจากการมอบหมายนี้เราสามารถติดตามกลับไปที่สำเนา H สีเดียวที่ด้านใดด้านหนึ่งซึ่งขัดแย้งกับ monchromatic-H-freeness ที่ถูกตัด

เหตุผลหนึ่งที่ต้องหลงระเริงในการระบายสีเป็นเพราะสำเนาของ H สามารถรบกวนการสร้างสำเนาปลอมของ H ที่ไม่ตรงกับคำสั่งในการพยายามลดโดยตรง แน่นอนมันล้มเหลว - ไม่ดี - แม้ว่า H เป็นบางสิ่งที่เรียบง่ายเหมือนเส้นทาง

ฉันไม่มีโชคในการกำจัดสีและฉันไม่แน่ใจว่าฉันได้ทำให้ปัญหาง่ายขึ้น อย่างไรก็ตามฉันหวังว่าถ้าถูกต้องมันอาจเป็นการเริ่มต้น


ขอบคุณสำหรับคำตอบ สำหรับหลักฐานที่ฉันมีฉันเริ่มต้นด้วยไม่เท่ากันทั้งหมด 3 sat ซึ่งถูกแปลงเป็นนิพจน์ด้วยโครงสร้างบางส่วนจากนั้นสร้างแกดเจ็ตที่ซับซ้อน (เพื่ออธิบายและวาด) ที่ใช้ประโยชน์จากโครงสร้างนั้น ถ้าฉันมีเวลาฉันอาจจะเขียนและวางกระดาษที่ไหนสักแห่ง (และโพสต์ลิงก์)
Aryabhata

อาโอเค. ฉันลองเริ่มต้นด้วยไม่ใช่หนึ่งใน 3 sat แต่ไม่มีโชคมาก (ไม่รู้เลยว่าทำไมฉันถึงคิดว่ามันจะใช้งานได้) ฉันชอบที่จะดูรายละเอียดหาก / เมื่อคุณมีพวกเขาเสียงเหมือนงานที่ดี! ฉันตั้งใจจะทำสิ่งนี้ต่อไปอีกสักหน่อย FWIW
Neeldhara

มันเป็นรุ่น monotone ของ nae-3sat ขอบคุณสำหรับกำลังใจ! ดีใจที่ได้เห็นมันได้รวบรวมความสนใจของคุณ :-)
Aryabhata

RJK ชี้ให้ฉันเห็นคำตอบที่เชื่อมโยงไปยังกระดาษที่มีการอ้างอิงนี้: users.soe.ucsc.edu/~optas/papers/G-free-complex.pdf
Aryabhata
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.