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打破弦图中子集反馈顶点集的 $2^k$ 障碍

Breaking the Barrier $2^k$ for Subset Feedback Vertex Set in Chordal Graphs

Tian Bai, Mingyu Xiao

AI总结:

本文针对弦图中的子集反馈顶点集问题,利用 Dulmage-Mendelsohn 分解和分治方法设计算法,将时间复杂度从 $2^k$ 改进到 $1.820^k$,打破了此前的 $2^k$ 障碍。

摘要:

子集反馈顶点集问题(SFVS)要求从给定图中删除 $k$ 个顶点,使得某个顶点子集(称为终端集)中的任何顶点都不在剩余图的环中,该问题推广了著名的反馈顶点集问题和多路割问题。即使在分裂图和弦图中,SFVS 仍然是 NP 难的,而弦图中的 SFVS(SFVS-C)可以被视为一个隐式的 3-命中集问题。然而,要快于 3-命中集来求解 SFVS-C 并不容易。2019 年,Philip、Rajan、Saurabh 和 Tale(Algorithmica 2019)证明了 SFVS-C 可以在 $\mathcal{O}^{*}(2^{k})$ 时间内求解,略微改进了 3-命中集的最佳结果 $\mathcal{O}^{*}(2.076^{k})$。在本文中,我们通过给出一个 $\mathcal{O}^{*}(1.820^{k})$ 时间的算法,打破了 SFVS-C 的“$2^{k}$ 障碍”。我们的算法使用了基于 Dulmage-Mendelsohn 分解的归约规则和分支规则,以及分治方法。

英文摘要:

The Subset Feedback Vertex Set problem (SFVS), to delete $k$ vertices from a given graph such that any vertex in a vertex subset (called a terminal set) is not in a cycle in the remaining graph, generalizes the famous Feedback Vertex Set problem and Multiway Cut problem. SFVS remains NP-hard even in split and chordal graphs, and SFVS in Chordal Graphs (SFVS-C) can be considered as an implicit 3-Hitting Set problem. However, it is not easy to solve SFVS-C faster than 3-Hitting Set. In 2019, Philip, Rajan, Saurabh, and Tale (Algorithmica 2019) proved that SFVS-C can be solved in $\mathcal{O}^{*}(2^{k})$ time, slightly improving the best result $\mathcal{O}^{*}(2.076^{k})$ for 3-Hitting Set. In this paper, we break the "$2^{k}$-barrier" for SFVS-C by giving an $\mathcal{O}^{*}(1.820^{k})$-time algorithm. Our algorithm uses reduction and branching rules based on the Dulmage-Mendelsohn decomposition and a divide-and-conquer method.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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