A total coloring of a graph $G = (V, E)$ is an assignment of colors to vertices and edges such that neither two adjacent vertices nor two incident edges get the same color, and, for each edge, the end-points and the edge itself receive different colors. Any valid total coloring induces a partition of the elements of $G$ into total matchings, which are defined as subsets of vertices and edges that can take the same color. In this paper, we propose Integer Linear Programming models for both the Total Coloring and the Total Matching problems, and we study the strength of the corresponding Linear Programming relaxations. The total coloring is formulated as the problem of finding the minimum number of total matchings that cover all the graph elements. This covering formulation can be solved by a Column Generation algorithm, where the pricing subproblem corresponds to the Weighted Total Matching Problem. Hence, we study the Total Matching Polytope. We introduce three families of nontrivial valid inequalities: vertex-clique inequalities based on standard clique inequalities of the Stable Set Polytope, congruent-$2k3$ cycle inequalities based on the parity of the vertex set induced by the cycle, and even-clique inequalities induced by complete subgraphs of even order. We prove that congruent-$2k3$ cycle inequalities are facet-defining only when $k = 4$, while the vertex-clique and even-cliques are always facet-defining. Finally, we present preliminary computational results of a Column Generation algorithm for the Total Coloring Problem and a Cutting Plane algorithm for the Total Matching Problem.
翻译:图形 $G = ( V, E) 的总颜色 = ( V, E) 是一个向顶端和边缘分配颜色的颜色, 这样两个相邻的脊椎和两个事件边缘都不会得到相同的颜色, 而对于每个边缘, 终点和边缘本身也得到不同的颜色 。 任何有效的总颜色都会将$G 的元素分隔成总匹配, 这些元素被定义为可以使用相同颜色的顶端和边缘的子集 。 在本文中, 我们为全色颜色和完全匹配的问题推荐了 Integer 线性编程模型, 我们研究相应的线性平面和完全匹配问题, 并且我们研究相应的线性平面性平面性规则的三组 。 总体颜色是找到包含所有图形元素的总匹配的最小数量的问题 。 包含配色度的算法可以解决, 其中的定价子相匹配与Weight Total Toint Toal Montrouplate Coltople 。 我们总是引入三个不完全的不平等的家族: 平面- 平面平面 的平面 的平面 的平面,, 以标准的平面 平面 的平面 的平面值 的平面值计算, 的平面值 的平面值 的平面值计算值 和值 的平面值, 3 和 和 的平面的平面 的平面 的平面 的平面 的平面, 和值 的平面 的平面 的平面 的平面 的平面, 的平面 的平面 的平面 的平面 的 的平面 的平面 的平面 的平面, 的 的 的 的 的 的 的 的, 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和基于基于基于基于基于基于标准的平面 的平面 的平面 的 的平面的平面 的平面的平面的平面的平面 的平面的平面 的 的平面