The (Perfect) Matching Cut problem is to decide if a graph $G$ has a (perfect) matching cut, i.e., a (perfect) matching that is also an edge cut of $G$. Both Matching Cut and Perfect Matching Cut are known to be NP-complete, leading to many complexity results for both problems on special graph classes. A perfect matching cut is also a matching cut with maximum number of edges. To increase our understanding of the relationship between the two problems, we introduce the Maximum Matching Cut problem. This problem is to determine a largest matching cut in a graph. We generalize and unify known polynomial-time algorithms for Matching Cut and Perfect Matching Cut restricted to graphs of diameter at most $2$ and to $(P_6 + sP_2)$-free graphs. We also show that the complexity of Maximum Matching Cut} differs from the complexities of Matching Cut and Perfect Matching Cut by proving NP-hardness of Maximum Matching Cut for $2P_3$-free graphs of diameter 3 and radius 2 and for line graphs. In this way, we obtain full dichotomies of Maximum Matching Cut for graphs of bounded diameter, bounded radius and $H$-free graphs.


翻译:匹配割(Perfect Matching Cut)问题是决定一个图 $G$ 是否有一个(完美的)匹配割,即一个在 $G$ 上既是(完美的)匹配又是边割。匹配割和完美匹配割都被证明是 NP-完全的,在特殊的图类上针对这两个问题有许多复杂性结果。完美匹配割也是最大边数的匹配割。为了增加我们对两者之间关系的理解,我们引入了最大匹配割问题。此问题是在一个图中确定一个最大的匹配割。我们概括和统一了针对有直径至多 $2$ 和 $(P_6 + sP_2)$-无环的图形的匹配割和完美匹配割的已知的多项式时间算法。我们还证明了在直径为 $3$ 且半径为 $2$ 的 $2P_3$-无环图形和线图中,最大匹配割的复杂度与匹配割和完美匹配割的复杂度不同,它是 NP-难的。通过这种方法,我们得到了有界直径、有界半径和 $H$-无环的图形的最大匹配割问题的完整二分定理。

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