In 1999, Heath, Pemmaraju, and Trenk [SIAM J. Comput. 28(4), 1999] extended the classic notion of book embeddings to digraphs, introducing the concept of upward book embeddings, in which the vertices must appear along the spine in a topological order and the edges are partitioned into pages, so that no two edges in the same page cross. For a partitioned digraph $G=(V,\bigcup^k_{i=1} E_i)$, that is, a digraph whose edge set is partitioned into $k$ subsets, an upward book embedding is required to assign edges to pages as prescribed by the given partition. In a companion paper, Heath and Pemmaraju [SIAM J. Comput 28(5), 1999] proved that the problem of testing the existence of an upward book embedding of a partitioned digraph is linear-time solvable for $k=1$ and recently Akitaya, Demaine, Hesterberg, and Liu [GD, 2017] have shown the problem NP-complete for $k\geq 3$. In this paper, we study upward book embeddings of partitioned digraphs and focus on the unsolved case $k=2$. Our first main result is a novel characterization of the upward embeddings that support an upward book embedding in two pages. We exploit this characterization in several ways, and obtain a rich picture of the complexity landscape of the problem. First, we show that the problem remains NP-complete when $k=2$, thus closing the complexity gap for the problem. Second, we show that, for an $n$-vertex partitioned digraph $G$ with a prescribed planar embedding, the existence of an upward book embedding of $G$ that respects the given planar embedding can be tested in $O(n \log^3 n)$ time. Finally, leveraging the SPQ(R)-tree decomposition of biconnected graphs into triconnected components, we present a cubic-time testing algorithm for biconnected directed partial $2$-trees.


翻译:1999年,Heath、Pemmaraju和Trenk [SIAM J. Comput. 28(4), 1999] 将经典的书本嵌入概念扩展到有向图,提出了向上书本嵌入的概念,其中顶点必须沿书脊按拓扑序排列,边被划分到不同页面,使得同一页面中的边互不交叉。对于划分有向图 $G=(V,\bigcup^k_{i=1} E_i)$,即边集被划分为 $k$ 个子集的有向图,向上书本嵌入需要按照给定划分将边分配到指定页面。在一篇相关论文中,Heath和Pemmaraju [SIAM J. Comput 28(5), 1999] 证明了当 $k=1$ 时,测试划分有向图是否存在向上书本嵌入的问题可在线性时间内求解;而最近Akitaya、Demaine、Hesterberg和Liu [GD, 2017] 证明了当 $k\geq 3$ 时该问题是NP完全的。本文研究划分有向图的向上书本嵌入,重点关注未解决的 $k=2$ 情形。我们的第一个主要成果是提出了支持两页向上书本嵌入的向上嵌入的新颖特征刻画。我们通过多种方式利用这一特征刻画,获得了该问题复杂度格局的丰富图景。首先,我们证明当 $k=2$ 时该问题仍然是NP完全的,从而填补了该问题的复杂度空白。其次,我们证明对于具有给定平面嵌入的 $n$ 顶点划分有向图 $G$,可在 $O(n \log^3 n)$ 时间内测试是否存在尊重该平面嵌入的向上书本嵌入。最后,利用双连通图到三连通分量的SPQ(R)-树分解,我们提出了针对双连通有向部分 $2$-树的立方时间测试算法。

0
下载
关闭预览

相关内容

《Advances in Graph Neural Networks》第1~2章读书笔记
专知会员服务
42+阅读 · 2022年11月18日
【经典书】基本图论,Basic Graph Theory,173页pdf
专知会员服务
113+阅读 · 2022年8月3日
新书介绍 | 图算法指南,A Guide to Graph Algorithms
专知会员服务
57+阅读 · 2022年3月2日
图节点嵌入(Node Embeddings)概述,9页pdf
专知会员服务
40+阅读 · 2020年8月22日
最新《图理论》笔记书,98页pdf
专知
51+阅读 · 2020年12月27日
图节点嵌入(Node Embeddings)概述,9页pdf
专知
15+阅读 · 2020年8月22日
图表示学习Graph Embedding综述
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月23日
图嵌入(Graph embedding)综述
人工智能前沿讲习班
449+阅读 · 2019年4月30日
论文浅尝 | 区分概念和实例的知识图谱嵌入方法
开放知识图谱
17+阅读 · 2019年1月19日
图上的归纳表示学习
科技创新与创业
23+阅读 · 2017年11月9日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+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
Arxiv
0+阅读 · 2月4日
Arxiv
0+阅读 · 2月4日
VIP会员
最新内容
美军MAVEN项目全面解析:算法战架构
专知会员服务
8+阅读 · 今天8:36
从俄乌战场看“马赛克战”(万字长文)
专知会员服务
6+阅读 · 今天8:19
最新“指挥控制”领域出版物合集(16份)
专知会员服务
13+阅读 · 4月12日
面向军事作战需求开发的人工智能(RAIMOND)
专知会员服务
19+阅读 · 4月12日
远程空中优势:新一代超视距导弹的兴起
专知会员服务
4+阅读 · 4月12日
大语言模型溯因推理的统一分类学与综述
专知会员服务
5+阅读 · 4月12日
相关VIP内容
《Advances in Graph Neural Networks》第1~2章读书笔记
专知会员服务
42+阅读 · 2022年11月18日
【经典书】基本图论,Basic Graph Theory,173页pdf
专知会员服务
113+阅读 · 2022年8月3日
新书介绍 | 图算法指南,A Guide to Graph Algorithms
专知会员服务
57+阅读 · 2022年3月2日
图节点嵌入(Node Embeddings)概述,9页pdf
专知会员服务
40+阅读 · 2020年8月22日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员