We introduce and study a new graph parameter, called the \emph{isometric path complexity} of a graph. A path is \emph{isometric} if it is a shortest path between its endpoints. A set $S$ of isometric paths of a graph $G$ is ``$v$-rooted'', where $v$ is a vertex of $G$, if $v$ is one of the end-vertices of all the isometric paths in $S$. The \emph{isometric path complexity} of a graph $G$, denoted by $ipco(G)$, is the minimum integer $k$ such that there exists a vertex $v\in V(G)$ satisfying the following property: the vertices of any isometric path $P$ of $G$ can be covered by $k$ many $v$-rooted isometric paths. First, we provide an $O(n^2 m)$-time algorithm to compute the isometric path complexity of a graph with $n$ vertices and $m$ edges. Then we show that the isometric path complexity remains bounded for graphs in three seemingly unrelated graph classes, namely, \emph{hyperbolic graphs}, \emph{(theta, prism, pyramid)-free graphs}, and \emph{outerstring graphs}. Hyperbolic graphs are extensively studied in \emph{Metric Graph Theory}. The class of (theta, prism, pyramid)-free graphs are extensively studied in \emph{Structural Graph Theory}, \textit{e.g.} in the context of the \emph{Strong Perfect Graph Theorem}. The class of outerstring graphs is studied in \emph{Geometric Graph Theory} and \emph{Computational Geometry}. Our results also show that the distance functions of these (structurally) different graph classes are more similar than previously thought. Finally, we apply this new concept to the ISOMETRIC PATH COVER problem, whose objective is to cover all vertices of a graph with a minimum number of isometric paths, to all the above graph classes. Indeed, we show that if the isometric path complexity of a graph $G$ is bounded by a constant, then there exists a polynomial-time constant-factor approximation algorithm for ISOMETRIC PATH COVER.


翻译:我们引入并研究了一种新的图参数,称为图的\emph{等距路径复杂度}。路径如果是它的端点之间的最短路径,则称之为\emph{等距}。对于一个图 $G$,如果一组等距路径的集合 $S$ 满足 $v$ 是 $S$ 中所有等距路径的末端之一,那么我们称其为``$v$-根路径''。图 $G$ 的\emph{等距路径复杂度},记作 $ipco(G)$,是满足以下属性的最小整数 $k$,其中 $v\in V(G)$ 是一个顶点:$G$ 的任意等距路径 $P$ 的顶点都可以被 $k$ 个 $v$-根等距路径覆盖。首先,我们提供了一个 $O(n^2 m)$ 时间的算法,以计算 $n$ 个顶点和 $m$ 条边的图的等距路径复杂度。然后我们证明等距路径复杂度对于三个看似无关的图类,即\emph{双曲线图}、\emph{($\theta$,棱柱,棱锥)-自由图}和\emph{外链图},仍然保持有界。\emph{Metric Graph Theory} 中广泛研究\emph{双曲线图}。\emph{结构图理论}中广泛研究\emph{($\theta$,棱柱,棱锥)-自由图},例如,研究\emph{强完美图定理}时使用该类图。外链图在\emph{几何图论}和\emph{计算几何}中研究。我们的结果还表明,这些(结构上)不同的图类的距离函数比以前认为的更相似。最后,我们将这个新概念应用于ISOMETRIC PATH COVER问题,该问题的目标是用尽可能少的等距路径覆盖图的所有顶点,在以上所有图类中分别进行查询。我们确实表明,如果图 $G$ 的等距路径复杂度被一个常数限制,则存在一个多项式时间常数因子近似算法来解决ISOMETRIC PATH COVER问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

牛津大学最新《计算代数拓扑》笔记书,107页pdf
专知会员服务
42+阅读 · 2022年2月17日
【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
81+阅读 · 2021年12月9日
专知会员服务
51+阅读 · 2021年6月14日
专知会员服务
115+阅读 · 2021年1月31日
专知会员服务
82+阅读 · 2020年12月5日
一份简单《图神经网络》教程,28页ppt
专知会员服务
120+阅读 · 2020年8月2日
一文带你浏览Graph Transformers
图与推荐
1+阅读 · 2022年7月14日
【Code】GraphSAGE 源码解析
AINLP
29+阅读 · 2020年6月22日
论文浅尝 | GEOM-GCN: Geometric Graph Convolutional Networks
开放知识图谱
14+阅读 · 2020年4月8日
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
图神经网络库PyTorch geometric
图与推荐
17+阅读 · 2020年3月22日
论文浅尝 | 可建模语义分层的知识图谱补全方法
开放知识图谱
30+阅读 · 2020年3月8日
图神经网络三剑客:GCN、GAT与GraphSAGE
PaperWeekly
64+阅读 · 2020年2月27日
R工程化—Rest API 之plumber包
R语言中文社区
11+阅读 · 2018年12月25日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
Online Matching in Geometric Random Graphs
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月13日
VIP会员
相关VIP内容
牛津大学最新《计算代数拓扑》笔记书,107页pdf
专知会员服务
42+阅读 · 2022年2月17日
【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
81+阅读 · 2021年12月9日
专知会员服务
51+阅读 · 2021年6月14日
专知会员服务
115+阅读 · 2021年1月31日
专知会员服务
82+阅读 · 2020年12月5日
一份简单《图神经网络》教程,28页ppt
专知会员服务
120+阅读 · 2020年8月2日
相关资讯
一文带你浏览Graph Transformers
图与推荐
1+阅读 · 2022年7月14日
【Code】GraphSAGE 源码解析
AINLP
29+阅读 · 2020年6月22日
论文浅尝 | GEOM-GCN: Geometric Graph Convolutional Networks
开放知识图谱
14+阅读 · 2020年4月8日
图机器学习 2.2-2.4 Properties of Networks, Random Graph
图与推荐
10+阅读 · 2020年3月28日
图神经网络库PyTorch geometric
图与推荐
17+阅读 · 2020年3月22日
论文浅尝 | 可建模语义分层的知识图谱补全方法
开放知识图谱
30+阅读 · 2020年3月8日
图神经网络三剑客:GCN、GAT与GraphSAGE
PaperWeekly
64+阅读 · 2020年2月27日
R工程化—Rest API 之plumber包
R语言中文社区
11+阅读 · 2018年12月25日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员