Strukturalna teoria grafów
dla informatyki analitycznej
semestr letni 2023/24
Instytut Informatyki Analitycznej
Wydział Matematyki i Informatyki
Uniwersytet Jagielloński
Prowadzący
Marcin Briański i
Piotr Micek
Zajęcia
wykłady w piątki 8:30 - 10:00 w sali 0174
ćwiczenia w poniedziałki 12:15 - 13:45 w sali 0086
przy czym w pierwszym tygodniu są dwa wykłady,
ewentualne zmiany w harmonogramie będą ogłaszane poprzez forum
Materiały
- lista pytań egzaminacyjnych [pdf]
- skrypt, [pdf] (ostatnia aktualizacja: 1 marca 2024)
- 8 marca, ćwiczenia, Minory, dobre quasi-porządki i szerokość drzewiasta [pdf]
- zestaw zadań I, [pdf], termin: 21 marca 23:59
- 11 marca, ćwiczenia, Szerokość drzewiasta i aspety algorytmiczne [pdf]
- 18 marca, ćwiczenia, Parametry związane z szerokością drzewiastą i zadania zaległe [pdf]
- 25 marca, ćwiczenia, Parametry związane z szerokością drzewiastą i splątania [pdf]
- zestaw zadań II, [pdf], termin: 11 kwietnia 23:59
O kursie
Podczas kursu poznamy wybrane zagadnienia z teorii minorów w grafach.
Teoria ta powstała mimochodem podczas prac nad dowodem jednego z najważniejszych twierdzeń w teorii grafów,
to jest twierdzenia Robertsona-Seymoura:
W dowolnym nieskończonym zbiorze skończonych grafów istnieją dwa takie,
że jeden jest minorem drugiego.
Robertson i Seymour, w latach 1983-2012, opublikowali serię manuskryptów budującą teorię i układającą dowód tego twierdzenia
(ponad 20 prac, sumarycznie około 750 stron).
Sama teoria minorów w grafach znalazła sporo zastosowań i jest aktualnym tematem badawczym w kombinatoryce i informatyce teoretycznej.
W ramach kursu:
- poznamy wypowiedź strukturalnego twierdzenia o grafach; zobaczymy też jego kombinatoryczne i algorytmiczne konsekwencje;
- dogłębnie zrozumiemy szerokość drzewiastą (ang. treewidth) grafu jako miarę jego złożoności;
zobaczymy wiele powiązanych z nią pojęć takich jak jeżyny (ang. brambles), splątania (ang. tangles);
udowodnimy twierdzenie o kracie wskazujące certyfikat na dużą szerokość drzewiastą grafu;
poznamy algorytmiczne zastosowania twierdzenia o kracie;
- ułożymy sobie dobrze topologiczne pojęcie powierzchni; poznamy techniki podnoszenia dowodów z płaszczyzny na powierzchnie o większym genusie;
- poznamy własność Erdősa-Pósy i kilka klasycznych (i eleganckich) technik dowodowych w tym nurcie badań;
- w końcu, zobaczymy nowe twierdzenie o strukturze produktowej grafów planarnych i nie tylko;
zobaczymy zaskakująco proste zastosowania tego twierdzenia rozwiązujące hipotezy otwarte od wielu dekad.
To jest trzecia edycja tego kursu.
Notatki z pierwszej edycji są
tutaj,
a notatki z drugiej edycji są
tutaj.
Wykłady
- 26.II, Wprowadzenie do minorów (rozdział 1)
- 1.III, Jakościowe twierdzenia strukturalne (rozdział 2); Gęstość i liczba chromatyczna grafów z wykluczonym minorem (rozdział 3; do wymuszenia minoru topologicznego)
- ...
- 12.IV, twierdzenie Erdősa-Pósy dla cyklów, twierdzenie Gallai o A-ścieżkach, twierdzenie Tutte'a (charakteryzacja grafów o doskonałych skojarzeniach), formuła Tutte'a-Berge'a, konstrukcja Gallai
- 14.IV, twierdzenie o kracie (nagranie 55' [mp4])
Warunki zaliczenia
W trakcie kursu można zdobyć 100 punktów, przy czym:
- na kolokwium (pod koniec semestru) można zdobyć 40 punktów
- za rozwiązywanie zadań domowych można zdobyć 60 punktów
Zadania domowe.
W trakcie kursu będą publikowane zestawy zadań domowych.
Liczba zestawów będzie równa $Z\in\{6,7\}$.
Zestawy będą ukazywać się mniej więcej co dwa tygodnie.
Rozwiązania zadań studenci przekazują w formie pisemnej prowadzącemu w wyznaczonych terminach.
Za rozwiązanie zadań pojedynczego zestawu będzie można uzyskać co najwyżej $X=\frac{60}{Z}$ punktów.
Zadania w pojedynczym zestawie będą miały zróżnicowany poziom trudności i zazwyczaj będą tak samo punktowane,
a suma punktów za zadania w pojedynczym zestawie będzie zazwyczaj równa $\frac{12}{10} \cdot X$.
Zadania można rozwiązywać samodzielnie lub w parze, przy czym każda dwójka studentów może rozwiązywać wspólnie co najwyżej jeden zestaw.
Kodeks honorowy.
Studenci nie mogą wyszukiwać, rozwiązań czy wskazówek do zadań domowych w internecie, książkach, pracach naukowych, czy też dyskutować zadania z osobami trzecimi.
W sytuacjach wątpliwych najlepiej spytać.
Każde rozwiązanie powinno zawierać oświadczenie o samodzielności wykonania (indywidualnie lub w parze).
Ćwiczenia.
W ramach ćwiczeń będziemy wspólnie rozwiązywać zadania.
Zestawy zadań na ćwiczenia będą publikowane z niewielkim wyprzedzeniem lub rozdawane podczas zajęć.
Studenci nie będą ewaluowani za pracę podczas ćwiczeń, a więc w ramach ćwiczeń nie będą przyznawane punkty.
Czasami podczas ćwiczeń będziemy kontynuować wykład.
Oceny z ćwiczeń wystawiane będą względem następujących progów:
- 5,0 -- $(90,100]$
- 4,5 -- $(80,90]$
- 4,0 -- $(70,80]$
- 3,5 -- $(60,70]$
- 3,0 -- $(50,60]$
- 2,0 -- $(25,50]$
- NZAL -- $[0,25]$
Studenci, którzy otrzymają ocenę co najmniej 3,0 z ćwiczeń przystąpią do egzaminu końcowego w pierwszym terminie w formie ustnej.
Studenci, którzy otrzymają ocenę co najmniej 3,0 z egzaminu w pierwszym terminie otrzymają ocenę końcową z kursu równą
średniej arytmetycznej ocen z ćwiczeń i egzaminu.
Studenci, którzy otrzymali ocenę 2,0 lub NZAL z egzaminu w pierwszym terminie mogą przystąpić do egzaminu w drugim terminie w sesji poprawkowej.
Studenci, którzy otrzymali ocenę 2,0 lub NZAL z ćwiczeń nie zaliczą kursu.
Hall of fame
- Marcin Briański (2018)
- Andrzej Dorobisz (2018)
- Grzegorz Guśpiel (2018)
- Krzysztof Maziarz (2018)
- Rafał Byczek (2020)
- Jan Derbisz (2020)
- Jędrzej Hodor (2020)
- Piotr Mikołajczyk (2020)