Split clique graph complexity

A complete set of a graph G is a subset of vertices inducing a complete subgraph. A clique is a maximal complete set. Denote by C(G) the clique family of G. The clique graph of G, denoted by K(G), is the intersection graph of C(G). Say that G is a clique graph if there exists a graph H such that G=K(H). The clique graph recognition problem, a long-standing open question posed in 1971, asks whether a given graph is a clique graph and it was recently proved to be NP-complete even for a graph G with maximum degree 14 and maximum clique size 12. Hence, if P ≠ NP, the study of graph classes where the problem can be proved to be polynomial, or of more restricted graph classes where the problem remains NP-complete is justified. We present a proof that given a split graph G=(V,E) with partition (K,S) for V, where K is a complete set and S is a stable set, deciding whether there is a graph H such that G is the clique graph of H is NP-complete. As a byproduct, we prove that determining whether a given set family admits a spanning family satisfying the Helly property is NP-complete. Our result is optimum in the sense that each vertex of the independent set of our split instance has degree at most 3, whereas when each vertex of the independent set has degree at most 2 the problem is polynomial, since it is reduced to the problem of checking whether the clique family of the graph satisfies the Helly property. Additionally, we show three split graph subclasses for which the problem is polynomially solvable: the subclass where each vertex of S has a private neighbor, the subclass where |S|≤3, and the subclass where |K|≤4.Facultad de Ciencias Exacta

Sobre grafos clique críticos

Se llama completo de un grafo a un conjunto de vértices adyacentes entre si; si un completo es maximal con respecto a la inclusión, se dice que es un clique del grafo. Los cliques son estructuras especiales que naturalmente han despertado interés desde el mismo inicio de la Teoría de Grafos. Varios problemas famosos, como por ejemplo el problema de coloración de un grafo, o el problema de satisfabilidad de una fórmula lógica, se han vinculado y formulado en términos de los cliques de un grafo. Por otro lado, existe una gama de problemas motivados en el propio estudio de los cliques de un grafo. Particularmente haremos foco en el estudio del grafo que muestra la relación de intersección entre los cliques: el grafo clique. Dado un grafo H obtenemos el grafo clique de él, (notado K(H)) considerando un vértice por cada clique de H y haciendo dos vértices adyacentes si los correspondientes cliques tienen intersección no vacía. A H se lo llama generador del grafo K(H). ¿Todo grafo es el grafo clique de algún grafo? El artículo de más vieja data en el que se considera esta pregunta es el de Hamelink donde se muestra que no todo grafo es grafo clique, y se da una condición suficiente para que un grafo sea grafo clique: que la familia de sus cliques tenga la propiedad de Helly (toda subfamilia mutuamente intersectante tiene intersección no vacía). A los grafos que satisfacen esta condición les llamaremos grafos clique Helly. Posteriormente Roberts y Spencer, continuando con las ideas de Hamelink, encuentran una condición necesaria y suficiente para que un grafo sea grafo clique: que exista una familia de completos (no necesariamente los cliques) que cubra las aristas del grafo y que tenga la propiedad de Helly. A tales familias las llamaremos familias RS. El problema de determinar la complejidad del reconocimiento de los grafos clique permaneció abierto por más de treinta años, surgiendo en tanto, varias publicaciones al respecto. Se ha probado que tal problema de reconocimiento es NP-completo; y que permanece siendo NP-completo aún restringido a la clase de los grafos split. Siguiendo esta línea de trabajo, se ha desarrollado un algoritmo no polinomial para decidir si un grafo es grafo clique o no; y se ha probado que el problema de reconocimiento de los grafos clique puede reducirse al estudio de los grafos de diámetro 2. Se ha presentado una forma de obtener, a partir de una familia RS de un grafo G, otro grafo tal que su grafo clique sea G. ¿Cuántos generadores tiene un grafo clique? La operación de agregar un vértice v a un grafo H y hacerlo adyacente a todos los vértices de un clique de H nos devuelve un nuevo grafo que tiene la misma imagen que H por K. Se puede concluir que si G es un grafo clique entonces hay infinitos grafos que generan G. Esto motiva la definición de generador crítico, que es un generador minimal respecto a la cantidad de vértices; es decir, H es generador crítico de G si K(H) = G y K(H-v) es distinto de G para todo v perteneciente a H. Es bien conocido que la cantidad de generadores críticos de un grafo clique es finita. ¿Cuáles son aquellos grafos que tienen un único generador critico? Esta pregunta es formulada por primera vez por Escalante, posteriormente fue considerada por los autores Chong-Kean y Yee-Hock. El problema de caracterizar los grafos clique con un único generador crítico permanece abierto. ¿Cuáles son aquellos que generan un completo? Encontramos en la literatura el trabajo de Lucchesi, Picinin de Mello y Szwarcfiter donde se describen los generadores críticos de un completo satisfaciendo tales que no tienen vértice universal y son minimales en el sentido de que no contienen un subgrafo inducido sin vértice universal que genere un completo. Dado un entero positivo p, ¿cuáles son los grafos H tales que K(H) tiene un completo de tamaño p, pero K(H-v) no tiene un completo de tamaño p cualquiera sea el vértice v? En otras palabras, ¿cuáles son los subgrafos prohibidos minimales para la familia K^{-1}(K_p-libre)? Protti y Szwarcfiter estudiaron este problema y describieron mediante subgrafos prohibidos minimales las clases K^{-1}(K_3-libre) y K^{-1}(K_4-libre). Dado un grafo G clique Helly, ¿existe un vértice v en G tal que G-v es también clique Helly? Dourado, Protti y Szwarcfiter se hicieron esta pregunta y conjeturaron que la respuesta era positiva, es decir, todo grafo clique Helly contiene un vértice tal que al removerlo se obtiene nuevamente un grafo clique Helly. A lo largo de la tesis analizamos cada una de estas cuestiones y aportamos resultados originales sobre ellasFacultad de Ciencias ExactasConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnica

Split Clique Graph complexity

A complete set of a graph G is a subset of vertices inducing a complete subgraph. A clique is a maximal complete set. Denote by C(G) the clique family of G. The clique graph of G, denoted by K(G), is the intersection graph of C(G). Say that G is a clique graph if there exists a graph H such that G=K(H). The clique graph recognition problem, a long-standing open question posed in 1971, asks whether a given graph is a clique graph and it was recently proved to be NP-complete even for a graph G with maximum degree 14 and maximum clique size 12. Hence, if P ≠ NP, the study of graph classes where the problem can be proved to be polynomial, or of more restricted graph classes where the problem remains NP-complete is justified. We present a proof that given a split graph G=(V,E) with partition (K,S) for V, where K is a complete set and S is a stable set, deciding whether there is a graph H such that G is the clique graph of H is NP-complete. As a byproduct, we prove that determining whether a given set family admits a spanning family satisfying the Helly property is NP-complete. Our result is optimum in the sense that each vertex of the independent set of our split instance has degree at most 3, whereas when each vertex of the independent set has degree at most 2 the problem is polynomial, since it is reduced to the problem of checking whether the clique family of the graph satisfies the Helly property. Additionally, we show three split graph subclasses for which the problem is polynomially solvable: the subclass where each vertex of S has a private neighbor, the subclass where |S|≤3, and the subclass where |K|≤4.Fil: Alcón, Liliana Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata; ArgentinaFil: Faria, Luerbio. Universidade do Estado de Rio do Janeiro; BrasilFil: De Figueiredo, Celina M.H.. Universidade Federal do Rio de Janeiro; BrasilFil: Gutierrez, Marisa. Universidad Nacional de La Plata; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin