A stable or locally-optimal cut of a graph is a cut whose weight cannot be increased by changing the side of a single vertex. In this paper we study Minimum Stable Cut, the problem of finding a stable cut of minimum weight. Since this problem is NP-hard, we study its complexity on graphs of low treewidth, low degree, or both. We begin by showing that the problem remains weakly NP-hard on severely restricted trees, so bounding treewidth alone cannot make it tractable. We match this hardness with a pseudo-polynomial DP algorithm solving the problem in time $(\Delta\cdot W)^{O(tw)}n^{O(1)}$, where $tw$ is the treewidth, $\Delta$ the maximum degree, and $W$ the maximum weight. On the other hand, bounding $\Delta$ is also not enough, as the problem is NP-hard for unweighted graphs of bounded degree. We therefore parameterize Minimum Stable Cut by both $tw$ and $\Delta$ and obtain an FPT algorithm running in time $2^{O(\Delta tw)}(n+\log W)^{O(1)}$. Our main result for the weighted problem is to provide a reduction showing that both aforementioned algorithms are essentially optimal, even if we replace treewidth by pathwidth: if there exists an algorithm running in $(nW)^{o(pw)}$ or $2^{o(\Delta pw)}(n+\log W)^{O(1)}$, then the ETH is false. Complementing this, we show that we can, however, obtain an FPT approximation scheme parameterized by treewidth, if we consider almost-stable solutions, that is, solutions where no single vertex can unilaterally increase the weight of its incident cut edges by more than a factor of $(1+\varepsilon)$. Motivated by these mostly negative results, we consider Unweighted Minimum Stable Cut. Here our results already imply a much faster exact algorithm running in time $\Delta^{O(tw)}n^{O(1)}$. We show that this is also probably essentially optimal: an algorithm running in $n^{o(pw)}$ would contradict the ETH.


翻译:固定或本地最佳的图形剪切是一个剪切,其重量无法通过改变一个顶点的侧面而提高。 在本文中, 我们研究最低稳定计算, 问题是如何找到一个稳定的最小重量削减。 由于这个问题是 NP- 硬的, 我们研究它在低树宽度、 低度或两者的图形上的复杂性。 我们首先显示, 问题在严格限制的树上仍然微弱的NP- 硬性, 因此仅绑定的树枝无法让它可以被牵引。 我们匹配这种硬性 假的 DP 算法已经用美元( Delta\ cdo) 来解决这个问题了 。 我们将最小的 美元 的 美元 递减为 树枝 、 美元 最高度 和 美元 最大重量 。 在另一种情况下, 将 $\ d 绑定 的 问题也不够充分, 因为未加权的图形是硬性的。 因此, 我们将最小的 以 美元 美元 和 美元 美元 美元 的 递增 的 。

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