Théorème du séparateur planaire

En théorie des graphes, le théorème du séparateur planaire, stipule que tout graphe planaire peut être divisé en parties plus petites en supprimant un petit nombre de sommets. Plus précisément, le théorème affirme qu'il existe un ensemble de sommets d'un graphe à sommets dont la suppression partitionne le graphe en sous-graphes disjoints dont chacun a au plus sommets. Une forme plus faible du théorème séparateur avec un séparateur de taille au lieu de a été prouvée à l'origine par Ungar (1951), et la forme avec la borne asymptotique plus fine sur la taille du séparateur a été prouvée pour la première fois par Lipton & Tarjan (1979). Depuis leurs travaux, le théorème du séparateur a été redémontré de plusieurs manières différentes, la constante dans le terme en du théorème a été amélioré, et le théorème a été étendu à certaines classes de graphes non planaires. L'application itérée du théorème du séparateur produit une hiérarchie de séparateurs qui peut prendre la forme soit d'une décomposition arborescente, soit d'une décomposition en branches du graphe. Les hiérarchies de séparateurs peuvent être utilisées pour concevoir des algorithmes de diviser pour régner efficaces pour les graphes planaires, et la programmation dynamique sur ces hiérarchies peut être utilisée pour des algorithmes en temps exponentiel et traitable en complexité paramétrée pour résoudre des problèmes d'optimisation NP-difficiles sur ces graphes. Les hiérarchies de séparateurs peuvent également être utilisées dans la dissection imbriquée, une variante efficace de l'élimination de Gauss-Jordan pour résoudre des systèmes systèmes d' équations linéaires creux résultant de méthodes d' éléments finis. Au-delà des graphes planaires, les théorèmes de séparation ont été appliqués à d'autres classes de graphes, y compris les graphes excluant un mineur, les graphes du plus proche voisin et les maillages d'éléments finis. L'existence d'un théorème séparateur pour une classe de graphes peut être formalisée et quantifiée par les concepts de largeur arborescente d'arbre d'expansion polynomial.