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Título: Estudo de casos de complexidade de colorações gulosa de vértices e de arestas
Título em inglês: Case studies of complexity of greedy colorings of vertices and edges
Autor(es): Oliveira, Ana Karolinna Maia de
Orientador(es): Sales, Cláudia Linhares
Coorientador(es): Sampaio, Rudini Menezes
Palavras-chave: Ciência da computação
Coloração gulosa
P4-conectividade
Decomposição primeval
Grafos linha
Greedy Coloring
Data do documento: 2011
Citação: OLIVEIRA, A. K. M. (2011)
Resumo: Os problemas de coloracão de vértices e de arestas, que consistem em determinar o menor número de cores necessárias para colorir os vértices e arestas de um grafo, respectivamente, de forma que vértices adjacentes e arestas adjacentes, respectivamente, possuem cores distintas, são problemas computacionalmente difíceis e são objeto de pesquisa recorrente em teoria do grafos em virtude de inúmeros problemas práticos que eles modelam. No presente trabalho, estudamos o pior desempenho dos algoritmos gulosos de coloração de vértices e de arestas. O algoritmo guloso tem o seguinte princípio geral: receber, um a um, os vértices (respect. as arestas) do grafo a ser colorido, atribuindo sempre a menor cor possível ao vértice (resp. aresta) a ser colorido. Observamos que colorir de forma gulosa as arestas de um grafo equivale a colorir de forma gulosa o seu grafo linha, tendo sido este o maior interesse na pesquisa em coloração gulosa de arestas. O pior desempenho dos algoritmos é medido pelo maior número de cores que eles podem utilizar. No caso da coloração gulosa de vértices, esse é o número de Grundy ou número cromático guloso do grafo. No caso da coloração de arestas, esse é o íındice cromático guloso ou íındice de Grundy do grafo. Sabe-se que determinar o número de Grundy de um grafo qualquer é NP-difícil. A complexidade de determinar o índice de Grundy de um grafo qualquer era entretanto um problema em aberto. Na presente dissertação, provamos dois resultados de complexidade. Provamos que o número de Grundy de um grafo (q,q−4) pode ser determinado em tempo polinomial. Essa classe contém estritamente a classe dos cografos e P4-esparsos para os quais o mesmo resultado havia sido estabelecido. Esse resultado generaliza portanto aqueles resultados. O algoritmo apresentado usa a decomposição primeval desses grafos, determinando o parâmetro em tempo linear. No que se refere à coloração de arestas, provamos que o problema de determinar o índice de Grundy é NP-completo para grafos em geral e polinomial para grafos caterpillar, implicando que o número de Grundy é polinomial para os grafos linha desses. Mais especificamente provamos que o índice de Grundy dos caterpillar é D ou D+1 e apresentamos um algoritmo polinomial para determiná-lo exatamente.
Abstract: The vertices and edges colorings problems, which consists in determine the smallest number of colors needed to color the vertices and edges of a graph, respectively, so that adjacent vertices and adjacent edges, respectively, have distinct colors, are computationally hard problems and recurring subject of research in graph theory due to numerous practical problems they model. In this work, we study the worst performance of greedy algorithms for coloring vertices and edges. The greedy algorithm has the following general principle: to receive, one by one, the vertices (respect. edges) of the graph to be colored by assigning always the smallest possible color to the vertex (resp. edge) to be colored. We note that so greedy coloring the edges of a graph is equivalent to greedily coloring its line graph, this being the greatest interest in research on greedy edges coloring. The worst performance of the Algorithms is measured by the greatest number of colors they can use. In the case of greedy vertex coloring, this is the number of Grundy or greedy chromatic number of the graph. For the edge coloring, this is the greedy chromatic index or Grundy index of the graph. It is known that determining the Grundy number of any graph is NP-hard. The complexity of determining the Grundy index of any graph was however an open problem. In this dissertation, we prove two complexity results. We prove that the Grundy number of a (q,q−4)-graph can be determined in polynomial time. This class contains strictly the class of cografos P4-sparse for which the same result had been established. This result generalizes so those results. The presented algorithm uses the primeval decomposition of graphs, determining the parameter in linear time. About greedy edge coloring, we prove that the problem of determining the Grundy index is NP-complete for general graphs and polynomial for catepillar graphs, implying that the Grundy number is polynomial for graphs of line of caterpillars. More specifically, we prove that the Grundy index of a caterpillar is D or D+1 and present a polynomial algorithm to determine it exactly.
Descrição: OLIVEIRA, Ana Karolinna Maia de. Estudo de casos de complexidade de colorações gulosa de vértices e de arestas. 2011. 58 f. Dissertação (Mestrado em ciência da computação)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2011.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/18282
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