Computing cohesive subgraphs is a central problem in graph theory. While many formulations of cohesive subgraphs lead to NP-hard problems, finding a densest subgraph can be done in polynomial time. As such, the densest subgraph model has emerged as the most popular notion of cohesiveness. Recently, the data mining community has started looking into the problem of computing k densest subgraphs in a given graph, rather than one, with various restrictions on the possible overlap between the subgraphs. However, there seems to be very little known on this important and natural generalization from a theoretical perspective. In this paper we hope to remedy this situation by analyzing three natural variants of the k densest subgraphs problem. Each variant differs depending on the amount of overlap that is allowed between the subgraphs. In one extreme, when no overlap is allowed, we prove that the problem is NP-hard for k >= 3. On the other extreme, when overlap is allowed without any restrictions and the solution subgraphs only have to be distinct, we show that the problem is fixed-parameter tractable with respect to k, and admits a PTAS for constant k. Finally, when a limited of overlap is allowed between the subgraphs, we prove that the problem is NP-hard for k = 2.


翻译:计算机凝聚力子图是图形理论中的一个中心问题。 虽然许多具有凝聚力的子图的配方导致NP- 硬问题, 但找到一个最稠密的子图可以在多元时间完成。 因此, 最稠密的子图模型已经作为最受欢迎的凝聚力概念出现。 最近, 数据开采界已开始研究在特定图表中计算 k 密度的子图的问题, 而不是一个问题, 对子图之间可能的重叠有各种限制。 但是, 从理论角度看, 似乎很少有人知道这个重要和自然的概括性。 在本文中, 我们希望通过分析 k稠密的子图问题的三种自然变体来纠正这种情况。 每种变体都因子图之间允许的重叠程度而不同。 在一个极端, 当不允许重叠时, 我们证明问题对于 k 的 NP- 问题是困难, 当允许重叠时, 答案的子图只需从理论角度来区分。 我们表明, 问题是固定的参数可测量到 k, 并且承认 当我们允许一个固定的子系统之间的重时, 。

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