domination in circle graphsbousquen/slides/circlewg… · circles graphs dominating set some...

32
Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Domination in circle graphs Nicolas Bousquet DanielGon¸calves George B. Mertzios Christophe Paul Ignasi Sau St´ ephan Thomass´ e WG 2012 Domination in circle graphs

Upload: others

Post on 16-Aug-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Domination in circle graphs

Nicolas Bousquet Daniel Goncalves George B. MertziosChristophe Paul Ignasi Sau Stephan Thomasse

WG 2012

Domination in circle graphs

Page 2: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

1 Circles graphs

2 Dominating set

3 Some positive results

4 Open ProblemsDomination in circle graphs

Page 3: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Parameterized complexity

FPT

A problem parameterized by k is FPT (Fixed Parameter Tractable)iff it admits an algorithm which runs in time Poly(n) · f (k) for anyinstances of size n and of parameter k .

W [1]-hardness

Under some algorithmic hypothesis, the W [1]-hard problems donot admit FPT algorithms.

Domination in circle graphs

Page 4: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Parameterized complexity

FPT

A problem parameterized by k is FPT (Fixed Parameter Tractable)iff it admits an algorithm which runs in time Poly(n) · f (k) for anyinstances of size n and of parameter k .

W [1]-hardness

Under some algorithmic hypothesis, the W [1]-hard problems donot admit FPT algorithms.

Domination in circle graphs

Page 5: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Circle graphs

Circle graph

A circle graph is a graph which can be represented as anintersection graph of chords in a circle.

����

��

��������

����

����

����

����

����������������������������������������

����������������������������������������

������������������������������������������

������������������������������������������

��������������������������������

������������������������������������

������������������������������������

������������

���������������

���������������������������

������������

������������������������������������

������������������������������������

��������

��������

�������������������������

�������������������������

1

2

4

5

3

7 6

3

5

2

1

7

6

4

Domination in circle graphs

Page 6: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Dominating set

3

5

2

1

7

6

4

Dominating set

Set of chords which intersects all the chords of the graph.

Independent dominating sets.

Connected dominating sets.

Total dominating sets.

All these problems are NP-complete.

Domination in circle graphs

Page 7: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Dominating set

3

5

2

1

7

6

4

Dominating set

Set of chords which intersects all the chords of the graph.

Independent dominating sets.

Connected dominating sets.

Total dominating sets.

All these problems are NP-complete.

Domination in circle graphs

Page 8: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Dominating set

3

5

2

1

7

6

4

Dominating set

Set of chords which intersects all the chords of the graph.

Independent dominating sets.

Connected dominating sets.

Total dominating sets.

All these problems are NP-complete.

Domination in circle graphs

Page 9: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Dominating set

3

5

2

1

7

6

4

Dominating set

Set of chords which intersects all the chords of the graph.

Independent dominating sets.

Connected dominating sets.

Total dominating sets.

All these problems are NP-complete.Domination in circle graphs

Page 10: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Hardness of Dominating Set

Dominating Set is polynomial on proper interval graphs.

Dominating Set is polynomial on permutation graphs.

Dominating Set is W [1]-hard on general graphs.

Dominating Set is NP-complete on circle graphs.

Domination in circle graphs

Page 11: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

1 Circles graphs

2 Dominating set

3 Some positive results

4 Open ProblemsDomination in circle graphs

Page 12: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Main result

Theorem (B., Goncalves, Mertzios, Paul, Sau, Thomasse)

Dominating Set parameterized by the size of the solution isW [1]-hard on circle graphs.

k-Colored Clique

Input : G colored with k-colors. n vertices of each color.Parameter : k .Output : YES iff there is a clique of size k with one vertex of eachcolor.

Theorem

k-Colored Clique is W [1]-hard parameterized by k.

Domination in circle graphs

Page 13: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Main result

Theorem (B., Goncalves, Mertzios, Paul, Sau, Thomasse)

Dominating Set parameterized by the size of the solution isW [1]-hard on circle graphs.

k-Colored Clique

Input : G colored with k-colors. n vertices of each color.Parameter : k .Output : YES iff there is a clique of size k with one vertex of eachcolor.

Theorem

k-Colored Clique is W [1]-hard parameterized by k.

Domination in circle graphs

Page 14: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Reduction from k-colored clique

Idea : Simulate the behavior of the vertices of each color.

���������� ����

����������������

��������

����

������������������������������������������

������������������������������������������

��������������

��������������

������������������������������������������

������������������������������������������

��������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������

����������������������������

����������������������������

����������������������������������������������������������������������

����������������������������������������������������������������������

��������������

��������������

����������������������������

����������������������������

������������������������������������������

������������������������������������������

��������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������

��������������

��������������

����������������������������

����������������������������

����������������������������������������������������������������������

����������������������������������������������������������������������

������������������������������������������

������������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������������

��������������

��������������

������������������������������������������

������������������������������������������

����������������������������

����������������������������

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

Domination in circle graphs

Page 15: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Reduction from k-colored clique

Idea : Simulate the behavior of the vertices of each color.

���������� ����

����������������

��������

����

������������������������������������������

������������������������������������������

��������������

��������������

������������������������������������������

������������������������������������������

��������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������

����������������������������

����������������������������

����������������������������������������������������������������������

����������������������������������������������������������������������

��������������

��������������

����������������������������

����������������������������

������������������������������������������

������������������������������������������

��������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������

��������������

��������������

����������������������������

����������������������������

����������������������������������������������������������������������

����������������������������������������������������������������������

������������������������������������������

������������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������������

������������������������������������������������������������������������������������

��������������

��������������

������������������������������������������

������������������������������������������

����������������������������

����������������������������

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

Domination in circle graphs

Page 16: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Transformation into a circle graph

������������������������������������������

������������������������������������������

��������������

��������������

������������������������������������������

������������������������������������������

��������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������

����������������������������

����������������������������

����������������������������������������������������������������������

����������������������������������������������������������������������

��������������

��������������

����������������������������

����������������������������

������������������������������������������

������������������������������������������

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

Domination in circle graphs

Page 17: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Transformation into a circle graph

������������������������������������������

������������������������������������������

��������������

��������������

������������������������������������������

������������������������������������������

��������������������������������������������������������

��������������������������������������������������������

����������������������������

����������������������������

����������������������������������������������������������������������

����������������������������������������������������������������������

��������������

��������������

����������������������������

����������������������������

������������������������������������������

������������������������������������������

1 2 3 4 5

1 2 3 4 5

Domination in circle graphs

Page 18: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Transformation into a circle graph

1 2 3 n 1 2 3 n

Domination in circle graphs

Page 19: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Transformation into a circle graph

1 2 3 n 1 2 3 n

Domination in circle graphs

Page 20: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Corollaries

Theorem

Connected Dominating Set is W [1]-hard on circle graphsparameterized by the size of the solution.

����

o

Theorem

Total Dominating Set is W [1]-hard on circle graphsparameterized by the size of the solution.

Domination in circle graphs

Page 21: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Corollaries

Theorem

Connected Dominating Set is W [1]-hard on circle graphsparameterized by the size of the solution.

����

o

Theorem

Total Dominating Set is W [1]-hard on circle graphsparameterized by the size of the solution.

Domination in circle graphs

Page 22: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Corollaries

Theorem

Connected Dominating Set is W [1]-hard on circle graphsparameterized by the size of the solution.

����

o

Theorem

Total Dominating Set is W [1]-hard on circle graphsparameterized by the size of the solution.

Domination in circle graphs

Page 23: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Independent Dominating set

Theorem

Independent Dominating Set is W [1]-hard on circle graphsparameterized by the size of the solution.

Theorem

Acyclic Dominating Set is W [1]-hard on circle graphsparameterized by the size of the solution.

Domination in circle graphs

Page 24: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Independent Dominating set

Theorem

Independent Dominating Set is W [1]-hard on circle graphsparameterized by the size of the solution.

Theorem

Acyclic Dominating Set is W [1]-hard on circle graphsparameterized by the size of the solution.

Domination in circle graphs

Page 25: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

1 Circles graphs

2 Dominating set

3 Some positive results

4 Open ProblemsDomination in circle graphs

Page 26: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Some positive results

Theorem

Input : A circle graph G , an integer k.Output : YES iff there exists a dominating tree of size k.This problem is in P.

Theorem

Input : A circle graph G , an integer k .Output : YES iff there exists a dominating path of length k .This problem is in P.

Domination in circle graphs

Page 27: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Some positive results

Theorem

Input : A circle graph G , an integer k.Output : YES iff there exists a dominating tree of size k.This problem is in P.

Theorem

Input : A circle graph G , an integer k .Output : YES iff there exists a dominating path of length k .This problem is in P.

Domination in circle graphs

Page 28: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

An FPT result

Theorem

Input : A circle graph G , a tree T of size k .Parameter : kOutput : YES iff there exists a dominating tree isomorphic to T .This problem is in NP-complete and FPT.

Domination in circle graphs

Page 29: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

1 Circles graphs

2 Dominating set

3 Some positive results

4 Open ProblemsDomination in circle graphs

Page 30: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Open problems

Conjecture

Bounded Treewidth Connected Dominating Set ispolynomial in circle graphs.

Dominating Set parameterized by treewidth is FPT.

Dominating Set parameterized by treewidth does not havea polynomial kernel.

Open problem

Does the domination problem in circle graphs admits a polynomialkernel parameterized by treewidth ?

Domination in circle graphs

Page 31: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Open problems

Conjecture

Bounded Treewidth Connected Dominating Set ispolynomial in circle graphs.

Dominating Set parameterized by treewidth is FPT.

Dominating Set parameterized by treewidth does not havea polynomial kernel.

Open problem

Does the domination problem in circle graphs admits a polynomialkernel parameterized by treewidth ?

Domination in circle graphs

Page 32: Domination in circle graphsbousquen/Slides/circlewg… · Circles graphs Dominating set Some positive results Open Problems Hardness of Dominating Set Dominating Set is polynomial

Circles graphsDominating set

Some positive resultsOpen Problems

Thanks for your attention

Any question ?

Domination in circle graphs