Exclusive Graph Searching vs. Pathwidth

Description

In Graph Searching, a team of searchers aims at capturing an invisible fugitive moving arbitrarily fast in a graph. Equivalently, the searchers try to clear a contaminated network.The problem is to compute the minimum number of searchers required to accomplish this task. Several variants of Graph Searching have been studied mainly because of their close relationship with the pathwidth of a graph. Blin et al. defined the Exclusive Graph Searching where searchers cannot "jump" and no node can be occupied by more than one searcher. In this paper, we study the complexity of this new variant. We show that the problem is NP-hard in planar graphs with maximum degree 3 and it can be solved in linear-time in the class of cographs. We also show that monotone Exclusive Graph Searching is NP-complete in split graphs where Pathwidth is known to be solvable in polynomial time. Moreover, we prove that monotone Exclusive Graph Searching is in P in a subclass of star-like graphs where Pathwidth is known to be NP-hard. Hence, the computational complexities of monotone Exclusive Graph Searching and Pathwidth cannot be compared. This is the first variant of Graph Searching for which such a difference is proved.

Abstract (French)

Dans les jeux de capture (Graph Searching), une équipe d'agents doit capturer un fugitif invisible se déplaçant rapidement dans un graphe. De façon équivalente, les agents doivent nettoyer un réseau contaminé. Le problème est de calculer le nombre minimum d'agents nécessaires pour accomplir cette tache. Plusieurs variantes de ces jeux ont été étudiés pour leur lien avec la pathwidth des graphes. Blin et al. ont défini le jeu de capture exclusif dans lequel les agents ne peuvent ni "sauter", ni occuper un sommet à plusieurs. Dans ce rapport, nous étudions la complexité de cette nouvelle variante. Nous montrons que le problème est NP-difficile dans les graphes planaires avec degré au plus 3 et qu'il peut être résolu en temps linéaire dans la classe des cographes. Nous montrons également que la variante monotone du jeu exclusif est NP-complet dans la classe des split-graphes où la pathwidth est NP-complet. De plus, nous prouvons que le jeu exclusif monotone peut être calculé en temps polynomial dans une classe de star-like graphes où calculer la pathwidth est NP-complet. Les complexités de la pathwidth et du jeu de capture exclusif monotone ne peuvent donc être comparées. Il s'agit de la première variante de jeu de capture où une telle différence est avérée

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