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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84709| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Revisiting the Balanced Induced Subgraph Polytope: a polyhedral study via clutters |
| Autor(es): | Abreu, Leonardo Cavalcante de |
| Orientador: | Campêlo Neto, Manoel Bezerra |
| Palavras-chave em português: | Combinatória poliédrica;Programa inteiro;Facetas de poliedros;Teoria dos grafos |
| Palavras-chave em inglês: | Polyhedral combinatorics;Integer program;Facets of polyhedra;Graph theory |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO |
| Data do documento: | 2024 |
| Citação: | ABREU, Leonardo Cavalcante de. Revisiting the Balanced Induced Subgraph Polytope: a polyhedral study via clutters. 2024. 75 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024. |
| Resumo: | Um grafo de sinal G é um grafo associado a uma função de sinal, que mapeia cada aresta de G para um sinal positivo ou negativo. Assim, o conjunto de arestas E de G pode ser particionado em dois conjuntos disjuntos que correspondem às arestas negativas e positivas de G. Um grafo de sinal é balanceado se seu conjunto de vértices pode ser particionado em U e U de tal forma que cada aresta negativa tenha uma extremidade em U e a outra em U, e cada aresta positiva tenha ambas as extremidades na mesma partição, ou seja, não há aresta positiva no corte definido por U e U. O problema do Subgrafo Induzido Balanceado (BIS) é um problema NP-difícil que consiste em, dado um grafo de sinal G com um peso associado a cada vértice, encontrar um subgrafo induzido balanceado de G que maximiza a soma dos pesos de seus vértices. O politopo do subgrafo induzido balanceado de G, P(G), consiste na envoltória convexa dos vetores de incidência dos vértices de seus subgrafos induzidos balanceados. A partir da utilização de uma transformação afim de P(G) para um politopo de cobertura de conjuntos, este estudo investiga as relações entre as facetas de um politopo para o outro. Como um problema de cobertura de conjuntos, o BIS é estudado do ponto de vista de clutters. Clutters são coleções de subconjuntos mínimos de um conjunto, e têm uma forte relação com problemas de cobertura. Vários resultados contidos neste trabalho, como desigualdades definidoras de facetas e procedimentos de lifting, são válidos para qualquer família de clutters, portanto podem ser estendidos para outros problemas de cobertura de conjuntos. Este trabalho também estende o estudo das desigualdades N-set, que são uma generalização das desigualdades de rank, e estabelece relações entre subestruturas indutoras de facetas de um grafo de sinal e menores do clutter relacionado ao politopo do BIS. A versão de aresta do BIS, nomeadamente o problema do Subgrafo Gerador Balanceado (BSS), também é considerado. Mostra-se que os politopos de BSS são uma subclasse dos politopos de BIS. Este resultado também mostra como obter uma instância do problema BIS equivalente a uma instância do problema do Subgrafo Gerador Balanceado. |
| Abstract: | A signed graph G is a graph associated with a sign function, which maps each edge of G to a positive or negative sign. Thus, the edge set E of G can be partitioned into two disjoint sets that correspond to the negative and positive edges of G. A signed graph is balanced if its vertex set can be partitioned into U and U in such a way that every negative edge has one end in U and the other one in U, and every positive edge has both ends in the same partition, that is, there is no positive edge in the cut defined by U and U. The Balanced Induced Subgraph problem (BIS) is an NP-hard problem that consists in, given a signed graph G with a weight associated to each vertex, finding a balanced induced subgraph of G that maximizes the sum of weights of its vertices. The balanced induced subgraph polytope of G, namely P(G), consists of the convex hull of its balanced induced subgraphs’ vertex-incidence vectors. Using an affine transformation from P(G) to a set covering polytope, this study investigates relations between facets from one polytope to the other. As a set covering problem, BIS is studied from the point of view of clutters. Clutters are collections of minimal subsets of a set, and they have a strong relation with covering problems. Several results contained in this work, such as facet-defining inequalities and lifting procedures, are valid to any family of clutters, so they can be readily extended to other set covering problems. This work also extends the study of N-set inequalities, which are a generalization of rank inequalities, and establishes relations between facet-defining substructures of a signed graph and minors of the clutter related to the BIS polytope. The edge-version of BIS, namely the Balanced Spanning Subgraph problem (BSS), is also considered. It is shown that the BSS polytopes are a subclass of BIS polytopes. This result also shows how to obtain an instance of the BIS problem equivalent to an instance of the Balanced Spanning Subgraph problem. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84709 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0000-0003-0701-0853 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | lattes.cnpq.br/1048682812790798 |
| ORCID do Orientador: | https://www.orcid.org/0000000329622033 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/7207626266770213 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DCOMP - Dissertações defendidas na UFC |
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