In this paper we initiate the study of the \emph{temporal graph realization} problem with respect to the fastest path durations among its vertices, while we focus on periodic temporal graphs. Given an $n \times n$ matrix $D$ and a $\Delta \in \mathbb{N}$, the goal is to construct a $\Delta$-periodic temporal graph with $n$ vertices such that the duration of a \emph{fastest path} from $v_i$ to $v_j$ is equal to $D_{i,j}$, or to decide that such a temporal graph does not exist. The variations of the problem on static graphs has been well studied and understood since the 1960's, and this area of research remains active until nowadays. As it turns out, the periodic temporal graph realization problem has a very different computational complexity behavior than its static (i.e. non-temporal) counterpart. First we show that the problem is NP-hard in general, but polynomial-time solvable if the so-called underlying graph is a tree or a cycle. Building upon those results, we investigate its parameterized computational complexity with respect to structural parameters of the underlying static graph which measure the ``tree-likeness''. For those parameters, we essentially give a tight classification between parameters that allow for tractability (in the FPT sense) and parameters that presumably do not. We show that our problem is W[1]-hard when parameterized by the \emph{feedback vertex number} of the underlying graph, while we show that it is in FPT when parameterized by the \emph{feedback edge number} of the underlying graph.


翻译:在本文中,我们首次研究了关于其顶点最快路径持续时间方面的\emph{时间图实现}问题,同时我们专注于定期时间图。给定$n\times n$矩阵$D$和$\Delta \in \mathbb{N}$,目标是构造一个$n$个顶点、$\Delta$-周期的时间图,使得从$v_i$到$v_j$的\emph{最快路径}持续时间等于$D_{i,j}$,或者决定这样的时间图不存在。自上世纪60年代以来,当没有时间概念时的该问题的变化已经被充分研究和理解,并且该领域的研究仍在持续进行。由于时间图实现问题的复杂度表现与其静态(即非时间性)对应物截然不同,因此,本文探讨了该新问题的计算复杂度问题。首先,我们证明了该问题在一般情况下是NP难的,但如果所谓的“基础图”是一棵树或一条环,则多项式时间可解。在这些结果的基础上,我们研究了与衡量“类似树”的基础静态图的结构参数相关的参数化计算复杂度问题。对于这些参数,我们本质上给出了一个紧密的分类,介于允许以FPT意义上的可处理性的参数与不可能可处理性之间。我们表明,当以基础图的\emph{反馈顶点数}作为参数进行参数化时,该问题是W[1]-hard,而当以基础图的\emph{反馈边数}作为参数进行参数化时,我们表明它处于 FPT 。

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