On the dichromatic number of surfaces
- Others:
- Département d'informatique - ENS Paris (DI-ENS) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Combinatorics, Optimization and Algorithms for Telecommunications (COATI) ; Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM) ; Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-COMmunications, Réseaux, systèmes Embarqués et Distribués (Laboratoire I3S - COMRED) ; Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (I3S) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis (I3S) ; Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS) ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)
- Aix Marseille Université (AMU)
- Inria
- CNRS
- I3S
- Université Côte D'Azur
- ANR-19-CE48-0013,DIGRAPHS,Digraphes(2019)
Description
In this paper, we give bounds on the dichromatic number $\vec{\chi}(\Sigma)$ of a surface $\Sigma$, which is the maximum dichromatic number of an oriented graph embeddable on $\Sigma$. We determine the asymptotic behaviour of $\vec{\chi}(\Sigma)$ by showing that there exist constants $a_1$ and $a_2$ such that, $ a_1\frac{\sqrt{-c}}{\log(-c)} \leq \vec{\chi}(\Sigma) \leq a_2 \frac{\sqrt{-c}}{\log(-c)} $ for every surface $\Sigma$ with Euler characteristic $c\leq -2$. We then give more explicit bounds for some surfaces with high Euler characteristic. In particular, we show that the dichromatic numbers of the projective plane $\mathbb{N}_1$, the Klein bottle $\mathbb{N}_2$, the torus $\mathbb{S}_1$, and Dyck's surface $\mathbb{N}_3$ are all equal to $3$, and that the dichromatic numbers of the $5$-torus $\mathbb{S}_5$ and the $10$-cross surface $\mathbb{N}_{10}$ are equal to $4$. We also consider the complexity of deciding whether a given digraph or oriented graph embedabble in a fixed surface is $k$-dicolourable. In particular, we show that for any surface, deciding whether a digraph embeddable on this surface is $2$-dicolourable is NP-complete, and that deciding whether a planar oriented graph is $2$-dicolourable is NP-complete unless all planar oriented graphs are $2$-dicolourable (which was conjectured by Neumann-Lara).
Abstract
25 pages, 5 figures, improved asymptotic bounds
Additional details
- URL
- https://hal.inria.fr/hal-03269426
- URN
- urn:oai:HAL:hal-03269426v1
- Origin repository
- UNICA