Published January 27, 2022 | Version v1
Journal article

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)
Laboratoire d'Informatique et Systèmes (LIS) ; Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Universitat de Barcelona (UB)

Description

In this paper, we give bounds on the dichromatic number χ(Σ) of a surface Σ, which is the maximum dichromatic number of an oriented graph embeddable on Σ. We determine the asymptotic behaviour of χ(Σ) by showing that there exist constants a 1 and a 2 such that, a 1 √ −c log(−c) χ(Σ) a 2 √ −c log(−c) for every surface Σ with Euler characteristic c −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 N 1 , the Klein bottle N 2 , the torus S 1 , and Dyck's surface N 3 are all equal to 3, and that the dichromatic numbers of the 5-torus S 5 and the 10-cross surface N 10 are equal to 4. We also consider the complexity of deciding whether a given digraph or oriented graph embeddable on a fixed surface is k-dicolourable. In particular, we show that for any fixed 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

International audience

Additional details

Created:
February 22, 2023
Modified:
November 30, 2023