The Grid Theorem of Robertson and Seymour [JCTB, 1986], is one of the most important tools in the field of structural graph theory, finding numerous applications in the design of algorithms for undirected graphs. An analogous version of the Grid Theorem in digraphs was conjectured by Johnson et al. [JCTB, 2001], and proved by Kawarabayashi and Kreutzer [STOC, 2015]. Namely, they showed that there is a function $f(k)$ such that every digraph of directed tree-width at least $f(k)$ contains a cylindrical grid of size $k$ as a butterfly minor and stated that their proof can be turned into an XP algorithm, with parameter $k$, that either constructs a decomposition of the appropriate width, or finds the claimed large cylindrical grid as a butterfly minor. In this paper, we adapt some of the steps of the proof of Kawarabayashi and Kreutzer to improve this XP algorithm into an FPT algorithm. Towards this, our main technical contributions are two FPT algorithms with parameter $k$. The first one either produces an arboreal decomposition of width $3k-2$ or finds a haven of order $k$ in a digraph $D$, improving on the original result for arboreal decompositions by Johnson et al. The second algorithm finds a well-linked set of order $k$ in a digraph $D$ of large directed tree-width. As tools to prove these results, we show how to solve a generalized version of the problem of finding balanced separators for a given set of vertices $T$ in FPT time with parameter $|T|$, a result that we consider to be of its own interest.


翻译:Robertson 和 Seymour [JCTB, 1986] 的网格理论是结构图形理论领域最重要的工具之一,在设计非方向图形的算法时发现了许多应用。一个类似版本的网格理论由Johnson 等人[JCTB, 2001] 推测,并由Kawarabayashi和Kreutzer[STOC, 2015] 证明。它们表明,在结构图形理论领域,存在着一个(k) 的功能,即每条直线树维值至少为(k)美元,在设计非方向图形的算法时,都含有一个大小为(k)的圆柱形格,在编算法中,它们的证据可以变成XP算法,参数为 $(JCT, 2001), 或认为所谓的大的赛尔林德罗尔格(Sildric) 电网(ST, 2015 2015 ) 。在本文中,我们将Kwarabashi和Kreutzer的证明的某些步骤调整为将XP 的计算结果改成FP 美元的首次。 。 美元的硬值。 。在FP 的计算法中, 中,我们的一个技术序列中找到一个总值的值为3 。

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