We study the complexity of graph modification problems with respect to homomorphism-based colouring properties of edge-coloured graphs. A homomorphism from edge-coloured graph $G$ to edge-coloured graph $H$ is a vertex-mapping from $G$ to $H$ that preserves adjacencies and edge-colours. We consider the property of having a homomorphism to a fixed edge-coloured graph $H$. The question we are interested in is: given an edge-coloured graph $G$, can we perform $k$ graph operations so that the resulting graph admits a homomorphism to $H$? The operations we consider are vertex-deletion, edge-deletion and switching (an operation that permutes the colours of the edges incident to a given vertex). Switching plays an important role in the theory of signed graphs, that are 2-edge-coloured graphs whose colours are the signs $+$ and $-$. We denote the corresponding problems (parameterized by $k$) by VD-$H$-COLOURING, ED-$H$-COLOURING and SW-$H$-COLOURING. These problems generalise $H$-COLOURING (to decide if an input graph admits a homomorphism to a fixed target $H$). Our main focus is when $H$ is an edge-coloured graph with at most two vertices, a case that is already interesting as it includes problems such as VERTEX COVER, ODD CYCLE RANSVERSAL and EDGE BIPARTIZATION. For such a graph $H$, we give a P/NP-c complexity dichotomy for VD-$H$-COLOURING, ED-$H$-COLOURING and SW-$H$-COLOURING. We then address their parameterized complexity. We show that VD-$H$-COLOURING and ED-$H$-COLOURING for all such $H$ are FPT. In contrast, already for some $H$ of order 3, unless P=NP, none of the three problems is in XP, since 3-COLOURING is NP-c. We show that SW-$H$-COLOURING is different: there are three 2-edge-coloured graphs $H$ of order 2 for which SW-$H$-COLOURING is W-hard, and assuming the ETH, admits no algorithm in time $f(k)n^{o(k)}$. For the other cases, SW-$H$-COLOURING is FPT.


翻译:我们研究平面图修改问题的复杂性, 有关以平面图色为基础的平面图的颜色性能。 从色色色平面图$G$到色色平面图$$H$的同质性能, 从色色平面图从$G$到色平面图, 从色色平面图保持相配和色色平面图。 我们认为, 以色平面图的同一性能, 从色平面图看, 从色平色平面图看, 从色平色平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面。

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