Шляхова ширина графа
З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia
У теорії графів шляхова декомпозиція графа G — це, неформально, подання графа G у вигляді «потовщеного» шляху[1], а шляхова ширина графа G — це число, що вимірює, наскільки граф G був потовщений. Формальніше, шляхова декомпозиція — це послідовності вершин підмножини графа G, такі, що кінцеві вершини кожного ребра з'являються в одній з підмножин і кожна вершина належить (хоча б) одній множині[2], а шляхова ширина на одиницю менша від розміру найбільшої множини в цій декомпозиції. Шляхова ширина відома також як інтервальна товщина (на одиницю менше від розміру найбільшої кліки інтервального суперграфа графа G), величина вершинного розділення, чи вершинно-пошукове число[3][4].
Шляхова ширина і шляхова декомпозиція є тісною аналогією з деревною шириною і деревною декомпозицією. Вони відіграють ключову роль у теорії мінорів графа — сімейства графів, які замкнуті відносно мінорів графа і не включають усі дерева, можна схарактеризувати як такі, що мають обмежену шляхову ширину[2], і «вихори», що виникають у загальній структурній теорії сімейств графів, замкнутих за мінором, мають обмежену шляхову ширину[5]. Шляхова ширина і графи з обмеженою шляховою шириною застосовуються в розробці НВІС, візуалізації графів та комп'ютерній лінгвістиці.
Задача знаходження шляхової ширини довільних графів є NP-складною. Більше того, NP-складною є навіть задача апроксимації шляхової ширини точно[6][7]. Однак ця задача є фіксовано-параметрично розв'язною — перевірку, чи має граф шляхову ширину k, можна здійснити за час, який лінійно залежить від розміру графа, але суперекспоненціально від k. Крім того, для деяких особливих класів графів, таких як дерева, шляхову ширину можна обчислити за поліноміальний час, не залежний від k[8][9]. Багато задач теорії графів можна ефективно розв'язати на графах з обмеженою шляховою шириною за допомогою динамічного програмування на шляховій декомпозиції графа[10]. Деревну декомпозицію можна також використовувати для оцінювання ємнісної складності алгоритмів динамічного програмування на графах з обмеженою деревною шириною[11].