Prova simples da completude de NP do Edge Dominating Set


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Em um gráfico, um conjunto dominante de aresta é um subconjunto D das arestas, de modo que qualquer aresta no gráfico esteja em D ou compartilhe um ponto final com uma aresta em D. O problema do Conjunto dominante de aresta mínimo é encontrar um conjunto dominante de aresta de cardinalidade mínima. Sabe-se que a versão de decisão desse problema é NP-completa, mas eu gostaria de saber se uma prova relativamente simples desse fato é conhecida.

A única prova que encontrei na literatura está no artigo que abordou esse problema pela primeira vez por Gavril e Yannakakis . No entanto, a prova acima utiliza o fato de que a Vertex Cover é NP-completa para gráficos cúbicos planares e o fato de que os gráficos bipartidos de grau d podem ser de cor d-edge. Eu preferiria uma prova mais simples, que usaria apenas os fatos geralmente conhecidos pelos estudantes de graduação que fizeram um curso de algoritmos.

Respostas:


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Suponho que você queira apenas mostrar que o problema mínimo do conjunto dominante da borda é NP-complete para o gráfico geral (ou seja, você não se importa com as propriedades do gráfico construído).

Caso você tenha perdido, há uma redução sem dúvida mais simples do 3-SAT no mesmo artigo (consulte o Teorema 2). A redução não assume nenhum conhecimento "especialista" adicional. Você pode facilitar ainda mais a apresentação ignorando a verificação da bipartidade e da limitação do grau máximo do gráfico resultante.


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Há uma redução simples no papel aproximação dureza de problemas set borda dominando (Chlebík e Chlebíková, Journal of Otimização Combinatória 11 (3): 279-290, 2006).

A redução é adicionar um vértice universal conectado a todos os nós e substituir todas as arestas por um P5com uma aresta pendente adicionada ao vértice do meio. Há um conjunto de tamanhos que domina a borda|E|+k no novo gráfico, se houver uma cobertura de tamanho de vértice kno original. Você precisará de pelo menos uma borda para cada gadget; o resto é clássico. (Na verdade, acho que você não precisa do vértice universal)


Sou eu ou a resposta em si está incorreta? Não pude verificar a resposta pela descrição. Alguém pode dar uma prova mais detalhada?
— Mengfan Ma

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Reduziremos o conjunto dominante de cobertura de vértice para borda e concluiremos a prova. Dada uma instância da versão de decisão do problema de cobertura de vérticesI(G,k), construímos G′ adicionando nk+k novas arestas para G, Onde n é o número de vértices em G:

  • adicionar k novos vértices;
  • adicione uma aresta entre cada um desses novos vértices e cada vértice G, totalmente nk arestas, chamadas arestas intermediárias;
  • adicione uma aresta pendente a cada um dos novos vértices, totalmente k arestas.

Observe que a borda que domina o conjunto G′ contém pelo menos karestas. Observe também que qualquer conjunto de tamanho de borda dominantek no G′só pode conter arestas intermediárias. Então afirmamos queG tem uma cobertura de vértice de tamanho k iff G′ tem um conjunto de tamanho de borda dominante k.

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