We study the 3-\textsc{Coloring} problem in graphs with small diameter. In 2013, Mertzios and Spirakis showed that for $n$-vertex diameter-2 graphs this problem can be solved in subexponential time $2^{\mathcal{O}(\sqrt{n \log n})}$. Whether the problem can be solved in polynomial time remains a well-known open question in the area of algorithmic graphs theory. In this paper we present an algorithm that solves 3-\textsc{Coloring} in $n$-vertex diameter-2 graphs in time $2^{\mathcal{O}(n^{1/3} \log^{2} n)}$. This is the first improvement upon the algorithm of Mertzios and Spirakis in the general case, i.e., without putting any further restrictions on the instance graph. In addition to standard branchings and reducing the problem to an instance of 2-\textsc{Sat}, the crucial building block of our algorithm is a combinatorial observation about 3-colorable diameter-2 graphs, which is proven using a probabilistic argument. As a side result, we show that 3-\textsc{Coloring} can be solved in time $2^{\mathcal{O}( (n \log n)^{2/3})}$ in $n$-vertex diameter-3 graphs. We also generalize our algorithms to the problem of finding a list homomorphism from a small-diameter graph to a cycle.
翻译:我们研究了直径小的图表中的 3- textsc{ 彩色} 问题 。 2013年, Mertzios 和 Spirakis 显示, 对于美元- 垂直直径 - 直径 - 2 图形, 这个问题可以在 $2\\ mathcal{ O} (sqrt{n\log n} $ 美元 。 在多边时, 问题能否得到解决, 在算法图理论领域仍是一个众所周知的开放问题 。 在本文中, 我们提出了一个算法, 在美元- 垂直直径 - 直径 - 2 图表中解决 3 3 美元 。 美元 - 直径 - 直径 - 直径 - 2 图表中的关键构建块, 在一般情况下, Mertzios 和 Spirakis 的算法上的第一个改进。 也就是说, 在例图中, 标准分解和将问题降低为 2\ texc{ Sat} 。 在普通 直径 中, 直径 直径的直径 直径 直路路路路路路路路 。