Inspired by a width invariant defined on permutations by Guillemot and Marx [SODA '14], we introduce the notion of twin-width on graphs and on matrices. Proper minor-closed classes, bounded rank-width graphs, map graphs, $K_t$-free unit $d$-dimensional ball graphs, posets with antichains of bounded size, and proper subclasses of dimension-2 posets all have bounded twin-width. On all these classes (except map graphs without geometric embedding) we show how to compute in polynomial time a sequence of $d$-contractions, witness that the twin-width is at most $d$. We show that FO model checking, that is deciding if a given first-order formula $\phi$ evaluates to true for a given binary structure $G$ on a domain $D$, is FPT in $|\phi|$ on classes of bounded twin-width, provided the witness is given. More precisely, being given a $d$-contraction sequence for $G$, our algorithm runs in time $f(d,|\phi|) \cdot |D|$ where $f$ is a computable but non-elementary function. We also prove that bounded twin-width is preserved by FO interpretations and transductions (allowing operations such as squaring or complementing a graph). This unifies and significantly extends the knowledge on fixed-parameter tractability of FO model checking on non-monotone classes, such as the FPT algorithm on bounded-width posets by Gajarsk\'y et al. [FOCS '15].


翻译:由 Guillemot 和 Marx [SODA'14] 调制的宽度变异, 我们引入了图纸和矩阵上的双宽概念。 适当的小型闭合类、 约束的一线图、 地图图、 $K_ t$- 无单位的美元维形球图、 带有绑定尺寸的反锁链的外形, 以及适当的尺寸2 的子类都捆绑了双维。 在所有这些类( 地图图除外, 没有几何嵌入 ) 我们展示了如何在复合时间计算一个美元- 双维合同的序列。 我们显示, 双维合同的双维是最多 美元 。 我们显示FO模型检查, 即决定给定的第一阶公式( $phe) 是真实的, 一个域值为$GOFO 的双维结构, 以美元( 美元 美元) 和 双维硬硬硬货币的折数级的折价 。 只要提供证人, 更精确的计算, 以美元- 美元- cal- fal- ral- tral- transal ladeal ladeal lade- ladeal lade- lade- d) 美元, laevate lade laxxxxxxxx 。

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