We investigate the parameterized complexity of several problems formalizing cluster identification in graphs. In other words we ask whether a graph contains a large enough and sufficiently connected subgraph. We study here three relaxations of CLIQUE: $s$-CLUB and $s$-CLIQUE, in which the relaxation is focused on the distances in respectively the cluster and the original graph, and $\gamma$-COMPLETE SUBGRAPH in which the relaxation is made on the minimal degree in the cluster. As these three problems are known to be NP-hard, we study here their parameterized complexities. We prove that $s$-CLUB and $s$-CLIQUE are NP-hard even restricted to graphs of degeneracy $\le 3$ whenever $s \ge 3$, and to graphs of degeneracy $\le 2$ whenever $s \ge 5$, which is a strictly stronger result than its W[1]-hardness parameterized by the degeneracy. We also obtain that these problems are solvable in polynomial time on graphs of degeneracy $1$. Concerning $\gamma$-COMPLETE SUBGRAPH, we prove that it is W[1]-hard parameterized by both the degeneracy, which implies the W[1]-hardness parameterized by the number of vertices in the $\gamma$-complete-subgraph, and the number of elements outside the $\gamma$-complete subgraph.


翻译:我们研究了几个形式化图中聚类识别的问题的参数化复杂度。换句话说,我们询问一个图是否包含一个足够大且足够连接的子图。我们在这里研究了三种 CLIQUE 的松弛:$s$-CLUB 和 $s$-CLIQUE,其中放宽集群的关注点是集群本身的距离,而 $\gamma$-COMPLETE SUBGRAPH 则放宽了集群内最小度数的限制。由于这三个问题已知是 NP-困难的,我们在此研究了它们的参数化复杂度。我们证明了当 $s \ge 3$ 时,$s$-CLUB 和 $s$-CLIQUE 即使限制在分数 $\le 3$ 的图中,也是 NP-困难的;当 $s \ge 5$ 时限制在分数 $\le 2$ 的图中,也是 NP-困难的,这比基于分数的 W[1]-硬度还要强。我们还得出这些问题可以在分数为1的图上在多项式时间内解决。关于 $\gamma$-COMPLETE SUBGRAPH,我们证明了它在分数、图中 $\gamma$-complete subgraph 的顶点数和 $\gamma$-complete subgraph 以外的元素数量之一的参数化复杂度都是 W[1]-困难的。

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