For a fixed integer $k\ge 2$, a $k$-community structure in an undirected graph is a partition of its vertex set into $k$ sets called communities, each of size at least two, such that every vertex of the graph has proportionally at least as many neighbours in its own community as in any other community. In this paper, we give a necessary and sufficient condition for a forest on $n$ vertices to admit a $k$-community structure. Furthermore, we provide an $\mathcal{O}(n^{2})$-time algorithm that computes such a $k$-community structure in a forest, if it exists. These results extend a result of [Bazgan et al., Structural and algorithmic properties of $2$-community structure, Algorithmica, 80(6):1890-1908, 2018]. We also show that if communities are allowed to have size one, then every forest with $n \geq k\geq 2$ vertices admits a $k$-community structure that can be found in time $\mathcal{O}(n^{2})$. We then consider threshold graphs and show that every connected threshold graph admits a $2$-community structure if and only if it is not isomorphic to a star; also if such a $2$-community structure exists, we explain how to obtain it in linear time. We further describe two infinite families of disconnected threshold graphs, containing exactly one isolated vertex, that do not admit any $2$-community structure. Finally, we present a new infinite family of connected graphs that may contain an even or an odd number of vertices without $2$-community structures, even if communities are allowed to have size one.


翻译:对于固定的整数$k\geq 2$,在无向图中,$k$-社区结构是将其顶点集划分为$k$个集合,称为社区,每个集合大小至少为$2$,使得每个顶点在其所属社区中的邻居数量比在任何其他社区中的邻居数量不少。本文给出了森林中存在$k$-社区结构的必要和充分条件。此外,我们提供了一个$\mathcal{O}(n^{2})$时间复杂度的算法,用于计算若干棵树的$k$-社区结构(如果存在)。这些结果拓展了[Bazgan等人,Algorithmica,80(6):1890-1908,2018]的结果。我们还展示了,如果社区允许有大小为$1$的顶点,则大小为$n\geq k\geq 2$的任意森林都有一个$k$-社区结构,且此结构可在$\mathcal{O}(n^{2})$的时间内找到。然后我们考虑了阈值图,并且证明了仅当非同构于星型图时,每个连通的阈值图都存在一个$2$-社区结构。此外,如果存在这样的$2$-社区结构,我们解释了如何在线性时间内获得它。我们进一步描述了两个无限的、包含仅一个孤立顶点的不连通阈值图,它们不具有任何$2$-社区结构。最后,我们呈现了一个新的无限连通图族,即使允许社区有大小为$1$的顶点,其中可能包含偶数或奇数个没有$2$-社区结构的顶点。

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