Biclik bezplatný graf

V teorii grafů je t - beaclick - free graf graf, ve kterém nejsou žádné úplné bipartitní grafy s 2 t vrcholy Kt , t jako podgrafy . Rodina grafů je prostá biklique, pokud existuje takové číslo t , že všechny grafy v rodině jsou prosté t -biklique. Rodiny bezcyklových grafů tvoří jeden z nejobecnějších typů rodin řídkých grafů . Vznikají při incidenčních problémech v kombinatorické geometrii a používají se také v parametrické teorii složitosti .

Vlastnosti

Řídkost

Podle Kovariho-Cos-Turanova teorému má každý t -bezcyklový graf s n vrcholy O ( n 2 − 1/ t ) hran, tzn. graf je mnohem vzácnější než hustý graf [1] . Naopak, je-li rodina grafů definována zakázanými podgrafy nebo je uzavřena pod přebíráním podgrafů a neobsahuje husté grafy libovolně velké velikosti, musí být prostá t -bicliques po určité t , jinak musí rodina obsahovat libovolně velké husté grafy. kompletní grafy.bipartitní grafy.

Jako spodní hranici Erdős, Hajnal a Muun [2] předpokládali, že každý maximální bipartitní graf bez t -biciliky (ke kterému nelze přidat hranu bez vytvoření t -biclique) má alespoň ( t − 1)( n + mt + 1) hrany, kde n a m jsou počty vrcholů na každé z částí grafu [3] .

Vztah k jiným typům rodin řídkých grafů

Graf s degenerací d je nutně bez ( d  + 1) -bicliques. Navíc rodina grafů bez dvojkliků nesmí být nikde hustá, což znamená, že pro jakékoli číslo k existuje graf, který není k - mělký moll od žádného grafu v rodině. Konkrétně, existuje-li n -vrcholový graf, který není 1-mělký minor, pak rodina nesmí obsahovat n -bicliques, protože všechny grafy s n vrcholy jsou 1-mělkými menšími grafy K n , n . Rodiny grafů bez biclique tedy sjednocují dvě nejobecnější třídy řídkých grafů [4] .

Aplikace

Diskrétní geometrie

V kombinatorické geometrii je známo , že mnoho typů incidenčních grafů neobsahuje bi-kliky. Jako jednoduchý příklad lze uvést, že graf incidence konečné množiny bodů a přímek na euklidovské rovině rozhodně neobsahuje podgraf K 2,2 [5] .

Parametrizovaná složitost

Grafy bez biclique se používají v parametrické teorii složitosti k vývoji algoritmů, které jsou účinné pro řídké grafy s dostatečně malými vstupními parametry. Zejména nalezení dominující množiny velikosti k na t -biclick-free grafech je problém řešitelný s pevnými parametry pomocí parametru k + t , i když existují dobré důvody, že to není možné pouze pomocí parametru k bez t . Stejné výsledky platí pro mnoho variant problému dominující množiny [4] . Kontrolu, zda má dominující množina velikost nejvýše k , lze také transformovat na další kontrolu se stejnou parametrizací řetězením vkládání a mazání vrcholů se zachováním vlastnosti dominance [6] .

Poznámky

  1. Kővári, T. Sos, Turán, 1954 . Tento článek uvažuje o počtu hran bezklikových grafů, ale standardní aplikace pravděpodobnostní metody rozšiřuje stejné meze na libovolné grafy.
  2. Erdős, Hajnal, Měsíc, 1964 .
  3. Erdős, Hajnal, Moon, 1964 , str. 1107–1110.
  4. 1 2 Telle, Villanger, 2012 , str. 802–812.
  5. Kaplan, Matoušek, Sharir, 2012 , str. 499–517.
  6. Lokshtanov, Mouawad, Panolan, Ramanujan, Saurabh, 2015 , str. 506–517.

Literatura