Resultados teóricos e computacionais sobre coloração harmoniosa de grafos
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
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Resumo: | Given a graph G, a proper vertex k-coloring is a function c : V(G) → {1,..., k} such that adjacent vertices cannot receive the same color. A vertex coloring of a graph G is harmonic when each of the color pairs induces at most one edge, that is, the subgraph induced in the vertices with those colors has at most one edge. If the coloring is harmonic and proper, we say that this coloring is a harmonious coloring. The coloring problems that we study here are problems that the main interest is to minimize the number of colors used in a harmonious coloring of a given graph G. In this master thesis, we present a survey of the harmonic and the harmonious coloring problems. The harmonic coloring problem, the one without the restriction of proper coloring, has been little studied until nowadays. We mention in our survey the only work in the literature that present integer linear programming models for the harmonic coloring problem. Regarding harmonious coloring, we present in addition to the survey, as a new result a relation on the harmonious chromatic numbers of a pair of graphs (G,H), such that H is obtained by the identification of vertices of G that have distance at least three. Furthermore, we corrected a bound in the literature for the harmonious chromatic number of d-degenerate graphs. We propose three integer linear programming models and two greedy heuristics. We present tables with tests about these formulations and heuristics on random instances. Moreover, we did a study on the dimension of the polytopes associated to two of the three mentioned models. |
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Martins, Ana Beatriz da SilveiraSantos, Marcio CostaAraújo, Júlio César Silva2024-09-18T17:24:13Z2024-09-18T17:24:13Z2024MARTINS, Ana Beatriz da Silveira. Resultados teóricos e computacionais sobre coloração harmoniosa de grafos. 2024. 94 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78227Given a graph G, a proper vertex k-coloring is a function c : V(G) → {1,..., k} such that adjacent vertices cannot receive the same color. A vertex coloring of a graph G is harmonic when each of the color pairs induces at most one edge, that is, the subgraph induced in the vertices with those colors has at most one edge. If the coloring is harmonic and proper, we say that this coloring is a harmonious coloring. The coloring problems that we study here are problems that the main interest is to minimize the number of colors used in a harmonious coloring of a given graph G. In this master thesis, we present a survey of the harmonic and the harmonious coloring problems. The harmonic coloring problem, the one without the restriction of proper coloring, has been little studied until nowadays. We mention in our survey the only work in the literature that present integer linear programming models for the harmonic coloring problem. Regarding harmonious coloring, we present in addition to the survey, as a new result a relation on the harmonious chromatic numbers of a pair of graphs (G,H), such that H is obtained by the identification of vertices of G that have distance at least three. Furthermore, we corrected a bound in the literature for the harmonious chromatic number of d-degenerate graphs. We propose three integer linear programming models and two greedy heuristics. We present tables with tests about these formulations and heuristics on random instances. Moreover, we did a study on the dimension of the polytopes associated to two of the three mentioned models.Dado um grafo G, uma k-coloração própria dos vértices de G é uma função c : V(G) → {1,..., k} de forma que vértices adjacentes não possuem a mesma cor. Uma coloração em vértices de G é dita harmônica quando todo par de cores induz no máximo uma aresta, ou seja, o subgrafo induzido pelos vértices coloridos com tais cores possui no máximo uma aresta. Se a coloração for harmônica e própria, esta é dita harmoniosa. Os problemas de coloração aqui estudados são problemas nos quais o interesse é minimizar o número de cores utilizadas em uma coloração harmoniosa de um dado grafo G. Nesta dissertação, realizamos uma revisão bibliográfica dos problemas de coloração harmônica e harmoniosa. O problema de colorações harmônicas que não são necessariamente harmoniosas foi, até então, pouco estudado. Destacamos o único trabalho da literatura que apresenta modelos de programação linear-inteira para o problema de coloração harmônica. No que diz respeito à coloração harmoniosa, além da revisão sobre o tema, apresentamos como novo resultado uma relação entre os números cromáticos harmoniosos de um par de grafos (G,H), tal que H é obtido através da identificação de vértices de G que possuem distância maior ou igual a três. Ademais, corrigimos um limitante da literatura para o número cromático harmonioso de grafos d-degenerados. Propomos três novos modelos de programação linear-inteira e duas heurísticas gulosas. Apresentamos tabelas com testes destas formulações e heurísticas sobre instâncias aleatórias. No mais, realizamos um estudo sobre a dimensão dos politopos associados a dois dos três modelos mencionados.Resultados teóricos e computacionais sobre coloração harmoniosa de grafosTheoretical and computational results for harmonious coloring on graphsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTeoria dos grafosColoração harmoniosaColoração harmônicaComplexidade computacionalProgramação linear-inteiraGraph theoryHarmonious coloringHarmonic coloringComputational complexityInteger linear programmingCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttp://lattes.cnpq.br/0902130805289931https://orcid.org/0000-0001-7074-2753http://lattes.cnpq.br/7659965567201224http://lattes.cnpq.br/42586614300149872024-09-18ORIGINAL2024_dis_absmartins.pdf2024_dis_absmartins.pdfapplication/pdf570402http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/78227/5/2024_dis_absmartins.pdfd1a15e428dfa1fb2cd97e58ddd79ebc8MD55LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/78227/4/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD54riufc/782272024-09-18 14:25:31.138oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-09-18T17:25:31Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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