We show fixed-parameter tractability of the Directed Multicut problem with three terminal pairs (with a randomized algorithm). This problem, given a directed graph $G$, pairs of vertices (called terminals) $(s_1,t_1)$, $(s_2,t_2)$, and $(s_3,t_3)$, and an integer $k$, asks to find a set of at most $k$ non-terminal vertices in $G$ that intersect all $s_1t_1$-paths, all $s_2t_2$-paths, and all $s_3t_3$-paths. The parameterized complexity of this case has been open since Chitnis, Cygan, Hajiaghayi, and Marx proved fixed-parameter tractability of the 2-terminal-pairs case at SODA 2012, and Pilipczuk and Wahlstr\"{o}m proved the W[1]-hardness of the 4-terminal-pairs case at SODA 2016. On the technical side, we use two recent developments in parameterized algorithms. Using the technique of directed flow-augmentation [Kim, Kratsch, Pilipczuk, Wahlstr\"{o}m, STOC 2022] we cast the problem as a CSP problem with few variables and constraints over a large ordered domain.We observe that this problem can be in turn encoded as an FO model-checking task over a structure consisting of a few 0-1 matrices. We look at this problem through the lenses of twin-width, a recently introduced structural parameter [Bonnet, Kim, Thomass\'{e}, Watrigant, FOCS 2020]: By a recent characterization [Bonnet, Giocanti, Ossona de Mendes, Simon, Thomass\'{e}, Toru\'{n}czyk, STOC 2022] the said FO model-checking task can be done in FPT time if the said matrices have bounded grid rank. To complete the proof, we show an irrelevant vertex rule: If any of the matrices in the said encoding has a large grid minor, a vertex corresponding to the ``middle'' box in the grid minor can be proclaimed irrelevant -- not contained in the sought solution -- and thus reduced.
翻译:我们用三个终端对立方程式( 随机的算法 ) 来显示直接多角问题的固定参数可感性 。 问题在于一个直接的图形$G$, 双螺旋( 所谓的终端)$[ 1, t_ 1美元, $( 2, t_ 2美元), $( 3, t_ 3美元), 和整数美元, 要求找到一套最多为美元的非终点的垂直值 $G$, 它交叉了所有 $ 1t_ 1 美元 。 这个问题在于一个直接的图形 Go, 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直径 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直 直