We study the algorithmic complexity of partitioning the vertex set of a given (di)graph into a small number of paths. The Path Partition problem (PP) has been studied extensively, as it includes Hamiltonian Path as a special case. The natural variants where the paths are required to be either \emph{induced} (Induced Path Partition, IPP) or \emph{shortest} (Shortest Path Partition, SPP), have received much less attention. Both problems are known to be NP-complete on undirected graphs; we strengthen this by showing that they remain so even on planar bipartite directed acyclic graphs (DAGs), and that SPP remains \NP-hard on undirected bipartite graphs. When parameterized by the natural parameter ``number of paths'', both SPP and IPP are shown to be W{1}-hard on DAGs. We also show that SPP is in \XP both for DAGs and undirected graphs for the same parameter, as well as for other special subclasses of directed graphs (IPP is known to be NP-hard on undirected graphs, even for two paths). On the positive side, we show that for undirected graphs, both problems are in FPT, parameterized by neighborhood diversity. We also give an explicit algorithm for the vertex cover parameterization of PP. When considering the dual parameterization (graph order minus number of paths), all three variants, IPP, SPP and PP, are shown to be in FPT for undirected graphs. We also lift the mentioned neighborhood diversity and dual parameterization results to directed graphs; here, we need to define a proper novel notion of directed neighborhood diversity. As we also show, most of our results also transfer to the case of covering by edge-disjoint paths, and purely covering.


翻译:我们研究了将给定(有向)图的顶点集划分为少量路径的算法复杂性。路径划分问题(PP)已被广泛研究,因为它将哈密顿路径作为特例包含在内。自然变体要求路径要么是**导出**(导出路径划分,IPP)要么是**最短**(最短路径划分,SPP),但这两者受到的关注较少。已知这两个问题在无向图上均为NP完全问题;我们通过证明它们在平面二分有向无环图(DAG)上仍保持NP完全性,以及SPP在无向二分图上仍为NP难问题,强化了这一结论。当以自然参数“路径数量”进行参数化时,SPP和IPP在DAG上均被证明是W[1]难的。我们还表明,对于相同参数,SPP在DAG和无向图上均属于XP类,并且对其他特殊有向图子类也成立(已知IPP在无向图上即使对于两条路径也是NP难的)。积极方面,我们证明对于无向图,这两个问题在邻域多样性参数化下均属于FPT类。我们还为PP的顶点覆盖参数化给出了显式算法。当考虑对偶参数化(图阶减去路径数量)时,IPP、SPP和PP这三个变体在无向图上均被证明属于FPT类。我们还将上述邻域多样性和对偶参数化结果推广到有向图;为此,我们需要定义一种新颖的适当的有向邻域多样性概念。我们还证明,我们的大部分结果也适用于边不相交路径覆盖和纯覆盖情形。

0
下载
关闭预览

相关内容

Graph Transformer近期进展
专知会员服务
65+阅读 · 2023年1月5日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月19日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月19日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Hierarchical Graph Capsule Network
Arxiv
20+阅读 · 2020年12月16日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Principal Neighbourhood Aggregation for Graph Nets
Arxiv
17+阅读 · 2020年6月7日
Heterogeneous Graph Transformer
Arxiv
27+阅读 · 2020年3月3日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
VIP会员
最新内容
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
3+阅读 · 今天8:04
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
专知会员服务
4+阅读 · 今天7:59
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
4+阅读 · 7月27日
美空军新型反无人机部队初探
专知会员服务
7+阅读 · 7月27日
《防空交战流程的概率建模研究》
专知会员服务
11+阅读 · 7月27日
ICML 2026 教程 | 数值优化理论还重要吗?
专知会员服务
7+阅读 · 7月26日
ICM 2026 | 陶哲轩:人工智能时代的数学
专知会员服务
10+阅读 · 7月26日
相关VIP内容
Graph Transformer近期进展
专知会员服务
65+阅读 · 2023年1月5日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月19日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月19日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月22日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Hierarchical Graph Capsule Network
Arxiv
20+阅读 · 2020年12月16日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
Principal Neighbourhood Aggregation for Graph Nets
Arxiv
17+阅读 · 2020年6月7日
Heterogeneous Graph Transformer
Arxiv
27+阅读 · 2020年3月3日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
Arxiv
11+阅读 · 2018年3月23日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员