在图论中,若存在常数 $c$ 使得任意 $n$ 顶点的图 $G\in\mathcal{G}$ 的最小分离集数目不超过 $n^c$,则称图类 $\mathcal{G}$ 为可控(tame)。常见的可控类包括弦图、置换图和圆图等。
可控类的一个重要特性是,许多经典优化问题在这些类上可以在多项式时间内求解。例如,最大加权独立集(Max Weight Independent Set)在所有可控类上均可在 $\text{poly}(n)$ 时间内完成,这为它们在不同图类上的可解性提供了统一解释。
本文的主要贡献是证明列表3着色(List 3-Coloring)在任意可控图类上可以在准多项式时间内求解。具体而言,设 $n$ 为输入图的顶点数,则该算法的时间复杂度为 $2^{O((\log n)^k)}$,其中 $k$ 为仅依赖于常数 $c$ 的固定指数。该结果表明,即使在仅允许每个顶点从至多三个颜色中选择的约束下,列表着色问题在广泛的图类上仍保持相对高效的可解性。
技术要点
- 利用可控类的最小分离集上界,将图划分为若干子图,使得每个子图的结构足够简单以便递归求解。
- 在递归过程中采用动态规划记录每个子图的可行颜色列表,确保全局一致性。
- 通过对分离集的枚举和子图合并的精细分析,控制递归深度在 $O(\log n)$ 量级,从而实现准多项式时间复杂度。
该方法不仅统一了已有的多项式时间算法(如在弦图上的列表着色),还扩展到更一般的可控类,为进一步研究图着色的复杂性提供了新思路。
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