Published April 23, 2021 | Version v1
Publication Open

Coloring Problems on Bipartite Graphs of Small Diameter

  • 1. Universidade Federal do Ceará
  • 2. Universidade Federal de Minas Gerais
  • 3. Montpellier Laboratory of Informatics, Robotics and Microelectronics
  • 4. University of Montpellier

Description

We investigate a number of coloring problems restricted to bipartite graphs with bounded diameter. First, we investigate the $k$-List Coloring, $k$-Coloring, and $k$-Precoloring Extension problems on bipartite graphs with diameter at most $d$, proving $\textsf{NP}$-completeness in most cases, and leaving open only the List $3$-Coloring and $3$-Precoloring Extension problems when $d=3$. Some of these results are obtained $\textsc{through}$ a proof that the Surjective $C_6$-Homomorphism problem is $\textsf{NP}$-complete on bipartite graphs with diameter at most four. Although the latter result has been already proved [Vikas, 2017], we present ours as an alternative simpler one. As a byproduct, we also get that $3$-Biclique Partition is $\textsf{NP}$-complete. An attempt to prove this result was presented in [Fleischner, Mujuni, Paulusma, and Szeider, 2009], but there was a flaw in their proof, which we identify and discuss here. Finally, we prove that the $3$-Fall Coloring problem is $\textsf{NP}$-complete on bipartite graphs with diameter at most four, and prove that $\textsf{NP}$-completeness for diameter three would also imply $\textsf{NP}$-completeness of $3$-Precoloring Extension on diameter three, thus closing the previously mentioned open cases. This would also answer a question posed in [Kratochvíl, Tuza, and Voigt, 2002].

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نقوم بالتحقيق في عدد من مشاكل التلوين المقتصرة على الرسوم البيانية ثنائية الأجزاء ذات القطر المحدود. أولاً، نتحقق من $k $- قائمة التلوين، $k $- التلوين، و $k $- مشاكل التمديد قبل التلوين على الرسوم البيانية الثنائية التي يبلغ قطرها $d$ على الأكثر، مما يثبت $\ textf {NP}$- الاكتمال في معظم الحالات، ويترك مفتوحًا فقط القائمة $ 3 $- مشاكل التلوين و $ 3 $- مشاكل التمديد قبل التلوين عند $d=3 $. يتم الحصول على بعض هذه النتائج $\textsc{through }$ كدليل على أن مشكلة تجانس السيرة الذاتية $C _6 $- هي $\ textf {NP }$- كاملة على الرسوم البيانية الثنائية بقطر أربعة على الأكثر. على الرغم من أن النتيجة الأخيرة قد تم إثباتها بالفعل [Vikas، 2017]، إلا أننا نقدم نتائجنا كبديل أبسط. كمنتج ثانوي، نحصل أيضًا على أن $ 3 $- قسم Biclique هو $\textf{NP }$- مكتمل. تم تقديم محاولة لإثبات هذه النتيجة في [Fleischner, Mujuni, Paulusma, and Szeider, 2009]، ولكن كان هناك عيب في إثباتهم، والذي نحدده ونناقشه هنا. أخيرًا، نثبت أن مشكلة $ 3 $- Fall Coloring هي $\ textf {NP }$- كاملة على الرسوم البيانية الثنائية بقطر أربعة على الأكثر، ونثبت أن $\ textf {NP }$- completeness للقطر الثالث يعني أيضًا $\ textf {NP }$- complete of $ 3 $- Pre - Coloring Extension على القطر الثالث، وبالتالي إغلاق الحالات المفتوحة المذكورة سابقًا. هذا من شأنه أيضًا أن يجيب على سؤال طُرح في [كراتوتشفيل وتوزا وفويت، 2002].

Translated Description (French)

Nous étudions un certain nombre de problèmes de coloration limités aux graphes bipartites avec un diamètre borné. Tout d'abord, nous étudions les problèmes $k $ -List Coloring, $ k $ -Coloring et $k$ -Precoloring Extension sur des graphes bipartites de diamètre maximum $d$ , prouvant $ \ textsf {NP}$ -complet dans la plupart des cas, et ne laissant ouverts que les problèmes List $ 3 $ -Coloring et $ 3 $ -Precoloring Extension lorsque $d=3 $ . Certains de ces résultats sont obtenus $ \textsc{à travers}$ une preuve que le problème de Surjective $C_6 $-Homomomorphisme est $ \ textsf {NP}$ -complet sur des graphes bipartites de diamètre au plus égal à quatre. Bien que ce dernier résultat ait déjà été prouvé [Vikas, 2017], nous présentons le nôtre comme une alternative plus simple. En tant que sous-produit, nous obtenons également que $ 3 $-Biclique Partition est $ \textsf{NP}$-complet. Une tentative pour prouver ce résultat a été présentée dans [Fleischner, Mujuni, Paulusma et Szeider, 2009], mais il y avait une faille dans leur preuve, que nous identifions et discutons ici. Enfin, nous prouvons que le problème de coloration $ 3 $ -Fall est $ \ textsf {NP}$ -complet sur des graphes bipartites de diamètre au plus égal à quatre, et prouvons que $ \ textsf {NP}$ -complet pour le diamètre trois impliquerait également $ \ textsf {NP}$ -complet de $ 3 $ -Extension de précoloration sur le diamètre trois, fermant ainsi les cas ouverts précédemment mentionnés. Cela répondrait également à une question posée dans [Kratochvíl, Tuza et Voigt, 2002].

Translated Description (Spanish)

Investigamos una serie de problemas de coloración restringidos a gráficos bipartitos con diámetro acotado. Primero, investigamos los problemas de extensión de $k $ -Precoloreado, $k$ -Coloreado y $k$ -Precoloreado en gráficos bipartitos con un diámetro máximo de $d $, demostrando que $\ textsf {NP}$ -completo en la mayoría de los casos, y dejando abierta solo la extensión de extensión de $ 3 $ -Coloreado y $ 3 $ -Precoloreado cuando $d=3 $. Algunos de estos resultados se obtienen $\textsc{through}$ una prueba de que el problema de homorfismo sobreyectivo $C_6 $ es $\textsf{NP}$-completo en gráficos bipartitos con un diámetro máximo de cuatro. Aunque este último resultado ya ha sido probado [Vikas, 2017], presentamos el nuestro como una alternativa más simple. Como subproducto, también obtenemos que $ 3 $ -BicliquePartition es $\ textsf {NP}$-completo. Se presentó un intento de probar este resultado en [Fleischner, Mujuni, Paulusma y Szeider, 2009], pero hubo un defecto en su prueba, que identificamos y discutimos aquí. Finalmente, demostramos que el problema de $ 3 $-Otoño para colorear es $\ textsf {NP}$-completo en gráficos bipartitos con un diámetro máximo de cuatro, y demostramos que $\ textsf {NP}$ -completo para el diámetro tres también implicaría $\ textsf {NP}$ -completo de $ 3 $ -Precolorear la extensión en el diámetro tres, cerrando así los casos abiertos mencionados anteriormente. Esto también respondería a una pregunta planteada en [Kratochvíl, Tuza y Voigt, 2002].

Files

pdf.pdf

Files (412.4 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:e21d15d8f9096fe1eeff72f8b78a3688
412.4 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مشاكل التلوين على الرسوم البيانية ثنائية الأجزاء ذات القطر الصغير
Translated title (French)
Problèmes de coloration sur les graphiques bipartites de petit diamètre
Translated title (Spanish)
Problemas para colorear en gráficos bipartitos de diámetro pequeño

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3164033505
DOI
10.37236/9931

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil