“Pewarnaan hypergraph semua-berbeda” - masalah yang diketahui?

18

Saya tertarik pada masalah berikut: Diberikan satu set X dan himpunan bagian X_1, ..., X_n dari X, temukan pewarnaan elemen-elemen X dengan k warna sehingga elemen-elemen di setiap X_i semuanya berwarna berbeda. Lebih khusus, saya melihat kasus di mana semua X_i berukuran k. Apakah ini dikenal dalam literatur dengan beberapa nama? Saya mencari penokohan contoh yang dapat diwarnai dan hasil pada kompleksitas (P vs NP-hard). Misalnya, untuk k = 2, instance berwarna sesuai dengan grafik bipartit, dan dengan demikian masalah dapat diselesaikan dalam waktu polinomial.

Falk Hüffner
sumber
Jika hypergraph telah membatasi derajat D, jumlah warna maksimum yang dapat digunakan adalah Theta (D / log k): lihat arxiv.org/abs/1009.5893 atau arxiv.org/abs/1009.6144
daveagp
Jika Anda tertarik pada buku teks dengan jenis-jenis pewarnaan ini, lihat di amazon.com/Pengantar-Hypergraph-Theory-Vitaly-Voloshin/dp/... Jika Anda tertarik untuk mempelajari lebih lanjut tentang aplikasi pewarnaan hypergraph, lihat di paper research.microsoft.com/en-us/um/people/moscitho/Publications/…

Jawaban:

14

Saya percaya ini dikenal dalam literatur sebagai masalah menemukan pewarnaan k yang kuat untuk hypergraph k-uniform. Ini harus menjadi tempat yang baik untuk memulai: [PDF] .

James King
sumber
10

Ini juga paling keras seperti -warna grafik G = ( X , E ) , di mana E dibentuk dengan membuat setiap X i menjadi sebuah klik. Batasan Anda bahwa semua X i berukuran k berarti Anda dapat menutup setiap sisikG=(X,E)EXiXik dengan klik pada k simpul.Gk

Serge Gaspers
sumber
1
Memang. Ini terlihat seperti transformasi Covering By Cliques di Garey / Johnson. NP-lengkap untuk tetap 3 , tetapi memiliki algoritma waktu polinomial untuk k 2 (seperti yang disebutkan oleh Falk). k3k2
Daniel Apon
2
Konstruksi disarankan di sini adalah grafik Gaifman. G
András Salamon
Betul. memang grafik Gaifman. G
Serge Gaspers
8

Setidaknya sekeras -warna grafik sewenang-wenang G = ( V , E ) . Untuk setiap tepi e = { u , v } Anda memiliki subset X e = { u , v , x ( e , 3 ) , x ( e , 4 ) , , x ( e , k ) }kG=(V,E)e={u,v}Xe={u,v,x(e,3),x(e,4),,x(e,k)} ; di sini masing-masing , Anda dapat dengan mudah menemukan pewarnaan dari sistem yang ditetapkan (cukup warna elemen dummy dengan rakus), dan sebaliknya.x(e,j)adalah elemen dummy yang tidak ada di subset lainnya. Jika Anda bisa -warna GkG

Jukka Suomela
sumber
8

Pewarnaan di mana setiap hyperedge adalah polikromatik (atau pelangi ) juga dikenal sebagai pewarnaan yang kuat .

Perhatikan bahwa pewarnaan yang kuat dari hypergraph adalah pewarnaan yang tepat dari grafik Gaifman dari hypergraph. ( Grafik Gaifman (atau grafik primal atau 2-bagian ) dari hypergraph dibentuk dengan menambahkan tepi antara dua simpul yang muncul bersama dalam beberapa hyperedge.)

krHkHr=2k=2k3r<2k<r mengarah ke tidak ada solusi, dan kasus-kasus lainnya semuanya NP-lengkap.

Referensi yang berguna yang memiliki sebagian besar definisi di atas adalah Vitaly I. Voloshin, Pewarnaan Campuran Hypergraphs: Teori, Algoritma dan Aplikasi , Fields Institute Monographs 17 , AMS, 2002, ISBN 0-8218-2812-6. Buku ini membahas kasus pewarnaan lemah yang lebih umum, dengan fokus khusus pada penggabungan dua jenis tepi berwarna: edges, yang memiliki setidaknya dua simpul dengan warna yang sama, dan D- edges, yang memiliki setidaknya dua simpul yang berbeda. warna.CD

András Salamon
sumber
Apa yang akan Anda rekomendasikan sebagai kutipan untuk kekerasan-NP masalah? Buku di atas?
domotorp
@domotorp no, buku ini berfokus pada pewarnaan yang lemah. Lihat jawabannya oleh Jukka.
András Salamon