Convexidade em grafos orientados e convexidade de ciclos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Medeiros, Pedro Paulo de
Orientador(a): Araújo, Júlio César Silva
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77747
Resumo: The main focus of this work is the study of the computational complexity of determining some optimization parameters defined in the context of Convexity in directed and undirected Graphs. This thesis can be divided into two parts. The first part corresponds to the study of convexity problems in directed graphs. We observed that these problems have been little studied in the literature. Most of our results are related to the computational complexity of the interval number and hull number parameters for classes of directed graphs, in three convexities: geodesic convexity, two path convexity, and minimum two path convexity. We show results that exhibit the difficulty of determining these parameters even when the underlying graph of the given directed graph is restricted to particular subclasses such as split graphs, bipartite graphs, and chordal bipartite graphs. On the positive side, two path convexity and minimum two path convexity, the existence of cubic-time algorithms to determine them when the input is a directed graph with bounded clique-width, obtained by applying Courcelle’s Theorem. We also present some upper bounds for these parameters concerning the number of vertices of the given directed graph. In the second part of this thesis, we study the convexity of cycles in undirected graphs. This convexity was recently defined and is motivated by Knot Theory. The parameters we worked on were the convexity number and percolation time. We show that the problem of determining the convexity number is NP-complete and W [1]-hard parameterized by the size of the solution. Finally, in the search for a dichotomy regarding the percolation time of a graph, we first show that determining whether the percolation time in a graph is at least two can be computed in polynomial time. On the other hand, we prove that determining whether the percolation time is at least nine is NP-complete.
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Most of our results are related to the computational complexity of the interval number and hull number parameters for classes of directed graphs, in three convexities: geodesic convexity, two path convexity, and minimum two path convexity. We show results that exhibit the difficulty of determining these parameters even when the underlying graph of the given directed graph is restricted to particular subclasses such as split graphs, bipartite graphs, and chordal bipartite graphs. On the positive side, two path convexity and minimum two path convexity, the existence of cubic-time algorithms to determine them when the input is a directed graph with bounded clique-width, obtained by applying Courcelle’s Theorem. We also present some upper bounds for these parameters concerning the number of vertices of the given directed graph. In the second part of this thesis, we study the convexity of cycles in undirected graphs. This convexity was recently defined and is motivated by Knot Theory. The parameters we worked on were the convexity number and percolation time. We show that the problem of determining the convexity number is NP-complete and W [1]-hard parameterized by the size of the solution. Finally, in the search for a dichotomy regarding the percolation time of a graph, we first show that determining whether the percolation time in a graph is at least two can be computed in polynomial time. On the other hand, we prove that determining whether the percolation time is at least nine is NP-complete.O foco principal deste trabalho é o estudo da complexidade computacional de determinação de alguns parâmetros de otimização definidos no contexto de Convexidade em Grafos orientados e não orientados. Esta tese pode ser dividida em duas partes. A primeira corresponde ao estudo de problemas de convexidade em grafos orientados. Observamos que estes problemas foram pouco estudados na literatura. A maioria dos nossos resultados são relacionados à complexidade computacional dos parâmetros número de intervalo e número de envoltória para classes de grafos orientados, em três convexidades: convexidade geodésica, convexidade de caminhos de comprimento dois e convexidade de caminhos mínimos de comprimento dois. Mostramos resultados que exibem a dificuldade de determinação destes parâmetros mesmo quando o grafo subjacente do grafo orientado dado está restrito a subclasses particulares como, por exemplo, de grafos split, bipartidos, cordais bipartidos. Do lado positivo, demonstramos para estes dois parâmetros, na convexidade de caminhos de comprimento dois e de caminhos mínimos de comprimento dois, a existência de algoritmos em tempo cúbico para determiná-los quando a entrada é um grafo orientado com largura em clique limitada, obtido pela aplicação do Teorema de Courcelle. Apresentamos também alguns limitantes superiores para estes parâmetros com relação ao número de vértices do grafo orientado dado. Na segunda parte desta tese, estudamos a convexidade de ciclos em grafos não orientados. Esta convexidade foi definida recentemente e tem motivação na Teoria de Nós. Os parâmetros que trabalhamos foram o número de convexidade e tempo de percolação. Mostramos que o problema de determinar o número de convexidade é NP -difícil e W [1]-difícil, quando parametrizado pelo tamanho da solução. Por fim, na busca por uma dicotomia relativa ao tempo de percolação de um grafo, primeiro mostramos que determinar se o tempo de percolação em um grafo é pelo menos dois pode ser calculado em tempo polinomial. Por outro lado, provamos determinar se o tempo de percolação é pelo menos nove é NP-completo.Convexidade em grafos orientados e convexidade de ciclosConvexity in oriented graphs and convexity of cyclesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisConvexidade em grafosGrafos orientadosNúmero de intervaloNúmero de envoltóriaConvexidade de ciclosTempo de percolaçãoGraph convexityOriented graphsInterval numberHull numberCycle convexityPercolation timeCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA::MATEMATICA DISCRETA E COMBINATORIAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttps://orcid.org/0000-0002-6484-7644http://lattes.cnpq.br/1441820750774132https://orcid.org/0000-0001-7074-2753http://lattes.cnpq.br/7659965567201224https://orcid.org/0000-0002-9027-7948http://lattes.cnpq.br/33098253741774292024-08-11LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77747/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINAL2024_tese_ppmedeiros.pdf2024_tese_ppmedeiros.pdfapplication/pdf1407066http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/77747/3/2024_tese_ppmedeiros.pdfa47e5adb56c9b9f05ae54a4577797a43MD53riufc/777472024-08-20 14:42:00.978oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-08-20T17:42Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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