Domination parameters with number 2: interrelations and algorithmic consequences

In this paper, we study the most basic domination invariants in graphs, in which number 2 is intrinsic part of their definitions. We classify them upon three criteria, two of which give the following previously studied invariants: the weak $2$-domination number, $\gamma_{w2}(G)$, the $2$-domination number, $\gamma_2(G)$, the $\{2\}$-domination number, $\gamma_{\{2\}}(G)$, the double domination number, $\gamma_{\times 2}(G)$, the total $\{2\}$-domination number, $\gamma_{t\{2\}}(G)$, and the total double domination number, $\gamma_{t\times 2}(G)$, where $G$ is a graph in which a corresponding invariant is well defined. The third criterion yields rainbow versions of the mentioned six parameters, one of which has already been well studied, and three other give new interesting parameters. Together with a special, extensively studied Roman domination, $\gamma_R(G)$, and two classical parameters, the domination number, $\gamma(G)$, and the total domination number, $\gamma_t(G)$, we consider 13 domination invariants in graphs $G$. In the main result of the paper we present sharp upper and lower bounds of each of the invariants in terms of every other invariant, large majority of which are new results proven in this paper. As a consequence of the main theorem we obtain some complexity results for the studied invariants, in particular regarding the existence of approximation algorithms and inapproximability bounds.Comment: 45 pages, 4 tables, 7 figure

Domination parameters with number 2: Interrelations and algorithmic consequences

In this paper, we study the most basic domination invariants in graphs, in which number 2 is intrinsic part of their definitions. We classify them upon three criteria, two of which give the following previously studied invariants: the weak 2-domination number, γw2(G), the 2-domination number, γ2(G), the {2}-domination number, γ{2}(G), the double domination number, γ×2(G), the total {2}-domination number, γt{2}(G), and the total double domination number, γt×2(G), where G is a graph in which the corresponding invariant is well defined. The third criterion yields rainbow versions of the mentioned six parameters, one of which has already been well studied, and three other give new interesting parameters. Together with a special, extensively studied Roman domination, γR(G), and two classical parameters, the domination number, γ(G), and the total domination number, γt(G), we consider 13 domination invariants in graphs. In the main result of the paper we present sharp upper and lower bounds of each of the invariants in terms of every other invariant, a large majority of which are new results proven in this paper. As a consequence of the main theorem we obtain new complexity results regarding the existence of approximation algorithms for the studied invariants, matched with tight or almost tight inapproximability bounds, which hold even in the class of split graphs.Fil: Bonomo, Flavia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; ArgentinaFil: Brešar, Boštjan. Institute of Mathematics, Physics and Mechanics; Eslovenia. University of Maribor; EsloveniaFil: Grippo, Luciano Norberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de General Sarmiento. Instituto de Ciencias; ArgentinaFil: Milanič, Martin. University of Primorska; EsloveniaFil: Safe, Martin Dario. Universidad Nacional de General Sarmiento. Instituto de Ciencias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; Argentin

Italian Domination on Ladders and Related Products

An Italian dominating function on a graph $G = (V,E)$ is a function such that $f : V \to \{0,1,2\}$, and for each vertex $v \in V$ for which $f(v) = 0$, we have $\sum_{u\in N(v)}f(u) \geq 2$. The weight of an Italian dominating function is $f(V) = \sum_{v\in V(G)}f(v)$. The minimum weight of all such functions on a graph $G$ is called the Italian domination number of $G$. In this thesis, we will consider Italian domination in various types of products of a graph $G$ with the complete graph $K_2$. We will find the value of the Italian domination number for ladders, specific families of prisms, mobius ladders and related products including categorical products $G\times K_2$ and lexicographic products $G\cdot K_2$. Finally, we will conclude with open problems

Total protection in graphs

Suposem que una o diverses entitats estan situades en alguns dels vèrtexs d'un graf simple, i que una entitat situada en un vèrtex es pot ocupar d'un problema en qualsevol vèrtex del seu entorn tancat. En general, una entitat pot consistir en un robot, un observador, una legió, un guàrdia, etc. Informalment, diem que un graf està protegit sota una determinada ubicació d'entitats si hi ha almenys una entitat disponible per tractar un problema en qualsevol vèrtex. S'han considerat diverses estratègies (o regles d'ubicació d'entitats), sota cadascuna de les quals el graf es considera protegit. Aquestes estratègies de protecció de grafs s'emmarquen en la teoria de la dominació en grafs, o en la teoria de la dominació segura en grafs. En aquesta tesi, introduïm l'estudi de la w-dominació (segura) en grafs, el qual és un enfocament unificat a la idea de protecció de grafs, i que engloba variants conegudes de dominació (segura) en grafs i introdueix de noves. La tesi està estructurada com un compendi de deu articles, els quals han estat publicats en revistes indexades en el JCR. El primer està dedicat a l'estudi de la w-dominació, el cinquè a l'estudi de la w-dominació segura, mentre que els altres treballs estan dedicats a casos particulars d'estratègies de protecció total. Com és d'esperar, el nombre mínim d'entitats necessàries per a la protecció sota cada estratègia és d'interès. En general, s'obtenen fórmules tancades o fites ajustades sobre els paràmetres estudiats.Supongamos que una o varias entidades están situadas en algunos de los vértices de un grafo simple y que una entidad situada en un vértice puede ocuparse de un problema en cualquier vértice de su vecindad cerrada. En general, una entidad puede consistir en un robot, un observador, una legión, un guardia, etc. Informalmente, decimos que un grafo está protegido bajo una determinada ubicación de entidades si existe al menos una entidad disponible para tratar un problema en cualquier vértice. Se han considerado varias estrategias (o reglas de ubicación de entidades), bajo cada una de las cuales el grafo se considera protegido. Estas estrategias de protección de grafos se enmarcan en la teoría de la dominación en grafos, o en la teoría de la dominación segura en grafos. En esta tesis, introducimos el estudio de la w-dominación (segura) en grafos, el cual es un enfoque unificado a la idea de protección de grafos, y que engloba variantes conocidas de dominación (segura) en grafos e introduce otras nuevas. La tesis está estructurada como un compendio de diez artículos, los cuales han sido publicados en revistas indexadas en el JCR. El primero está dedicado al estudio de la w-dominación, el quinto al estudio de la w-dominación segura, mientras que los demás trabajos están dedicados a casos particulares de estrategias de protección total. Como es de esperar, el número mínimo de entidades necesarias para la protección bajo cada estrategia es de interés. En general, se obtienen fórmulas cerradas o cotas ajustadas sobre los parámetros estudiadosSuppose that one or more entities are stationed at some of the vertices of a simple graph and that an entity at a vertex can deal with a problem at any vertex in its closed neighbourhood. In general, an entity could consist of a robot, an observer, a legion, a guard, and so on. Informally, we say that a graph is protected under a given placement of entities if there exists at least one entity available to handle a problem at any vertex. Various strategies (or rules for entities placements) have been considered, under each of which the graph is deemed protected. These strategies for the protection of graphs are framed within the theory of domination in graphs, or in the theory of secure domination in graphs. In this thesis, we introduce the study of (secure) w-domination in graphs, which is a unified approach to the idea of protection of graphs, that encompasses known variants of (secure) domination in graphs and introduces new ones. The thesis is structured as a compendium of ten papers which have been published in JCR-indexed journals. The first one is devoted to the study of w-domination, the fifth one is devoted to the study of secure w-domination, while the other papers are devoted to particular cases of total protection strategies. As we can expect, the minimum number of entities required for protection under each strategy is of interest. In general, we obtain closed formulas or tight bounds on the studied parameters