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[算法理论] 重新审视 h-半完备有向图的有向路径宽度

发布于:2026-11-02 22:00 最后更新:2026-11-03 01:04
#algorithm #optimization #Graph

有向图若每个顶点至多有 $h$ 个非邻居,则称其为 $h$‑半完备。对完全半完备有向图,$k$‑三元组是有向路径宽度有界性的关键障碍,并在多项算法中发挥作用。Fradkin 与 Seymour 在 2013 年证明:若有向路径宽度足够大,则必含一个 $k$‑三元组;他们的构造给出 $f(k)$ 为三指数函数。随后,Kitsunai 等人在 2015 年的工作中将该结论扩展到 $h$‑半完备图,但仅得到存在性证明,且未给出固定参数时间的寻找方法。本文将 $f(k)$ 的上界改进为单指数,并推广到任意 $h$‑半完备图:若有向路径宽度超过 $(h+1)\cdot k\cdot 2^{27k+9}$,则必含 $k$‑三元组,且可在多项式时间内构造。进一步证明,除非指数依赖于 $k$,否则不存在次指数上界;同样,关于 $h$ 的线性下界也是不可避免的。我们还将 Fomin 与 Pilipczuk 的有向路径宽度近似算法扩展到 $h$‑半完备图,使其证书在该类图上仍然有效。相较于 Kitsunai 等人的繁琐分析,我们的证明更简洁;虽然他们的算法是精确的,我们的算法则在多项式时间内给出近似解。作为应用,证明了在 $h$‑半完备图上,弧不相交路径问题在路径数目和 $h$ 两个参数下是固定参数可解的,推广了半完备情形的已知结果。最后展示了有向路径宽度并不控制有向团宽度:对任意 $k$,存在有向路径宽度为 $0$(即无环 $1$‑半完备)的图,其有向团宽度至少为 $k$。

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原文链接: https://arxiv.org/abs/2610.41840

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