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Type: Dissertação
Title: Teoria algorítmica de matroides
Title in English: Algorithmic theory of matroids
Authors: Almeida, Francisco Antonio Ferreira de
Advisor: Campos, Victor Almeida
Keywords: Matroides;Interseção de matroides;União de matroides;Emparelhamento matroide sobre o matroide gráfico
Issue Date: 2023
Citation: ALMEIDA, Francisco Antonio Ferreira de. Teoria algorítmica de matroides. 2023. 87 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: O problema de Emparelhamento Matroide consiste em achar um emparelhamento máximo em um grafo G tal que os vértices tocados por este emparelhamento formam um conjunto independente em um matroide M. Este problema é uma generalização dos problemas de Emparelhamento Máximo e Interseção de Matroides. Embora Emparelhamento Matroide seja NP-Completo, Lovász apresentou um algoritmo polinomial e uma fórmula min-max no caso em que M é um matroide linear. Em 2003, Szigeti apresentou uma demonstração da fórmula min-max de Lovász no caso em que M é um matroide gráfico, uma subclasse de matroides lineares. Embora mais simples do que a demonstração de Lovász, esta demonstração ainda é razoavelmente complexa e utiliza as fórmulas min-max para os problemas de Interseção de Matroides e União de Matroides. O resultado principal desta dissertação é uma demonstração revisada da fórmula min-max de Szigeti para o problema de Emparelhamento Matroide. Para fazer um texto autocontido e aumentar a sua acessibilidade, apresentamos toda a base de matroides necessária para o seu entendimento. Esta base começa nas definições básicas de matroides e passa pela demonstração das fórmulas min-max para os problemas de Interseção de Matroides e União de Matroides. Embora não sejam necessários para a demonstração do resultado principal, contextualizamos os resultados parciais ao apresentar aplicações das fórmula min-max dos problemas de Interseção de Matroides e União de Matroides. Para isto, mostramos como elas servem para provar caracterizações conhecidas na literatura como transversal comum, árvore geradora multicolorida, bases disjuntas em um matroide, dentre outros. Ainda com o intuito de aumentar o escopo deste texto, também apresentamos algoritmos polinomiais para estes dois problemas.
Abstract: The Matroid Matching problem consists in finding a maximum matching in a graph G such that the vertices touched by this matching form an independent set on a matroid M. This problem is a generalization of the Maximum Matching and Matroid Intersection problems. Although Matroid Matching is NP-complete, Lovász presented a polynomial algorithm and a min-max formula in the case where M is a linear matroid. In 2003, Szigeti presented a proof of Lovász’s min-max formula in the case where M is a graphic matroid, a subclass of linear matroids. Although simpler than Lovász’s proof, this proof is still reasonably complex and uses the formulas min-max for the Matroid Intersection and Matroid Union problems. The main result of this dissertation is a revised proof of Szigeti’s min-max formula for the Matroid Matching problem. To make a text self-contained and increase its accessibility, we present all the matroid base necessary for its understanding. This base starts with the basic definitions of matroids and goes through the demonstration of min-max formulas for Matroid Intersection and Matroid Union problems. Although it is not necessary for the proof of the main result, we contextualize the partial results by presenting applications of the min-max formula for Matroid Intersection and Matroid Union problems. For this, we show how they serve to prove characterizations known in the literature as common transversal, multicolored spanning tree, disjoint bases in a matroid, among others. In order to increase the scope of this text, we also present polynomial algorithms for these two problems.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/70649
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