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Philipp Klaus Krause

• Viele auf allgemeinen Graphen NP-schwere Probleme (z.B. Hamiltonkreis, k-Färbbarkeit) sind auf Bäumen einfach effizient zu lösen. Baumzerlegungen, Zerlegungen von Graphen in kleine Teilgraphen entlang von Bäumen, erlauben, dies zu effizienten Algorithmen auf baumähnlichen Graphen zu verallgemeinern. Die Baumähnlichkeit wird dabei durch die Baumweite abgebildet: Je kleiner die Baumweite, desto baumähnlicher der Graph. Die Bedeutung der Baumzerlegungen wurde seit ihrer Verwendung in einer Reihe von 23 Veröffentlichungen von Robertson und Seymour zur Graphminorentheorie allgemein erkannt. Das Hauptresultat der Reihe war der Beweis des Graphminorensatzes, der aussagt, dass die Minorenrelation auf den Graphen Wohlquasiordnung ist. Baumzerlegungen wurden in verschiedenen Bereichen angewandt. So bei probabilistischen Netzen, in der Biologie, bei kombinatorischen Problemen und im Übersetzerbau. Außerdem gibt es algorithmische Metatheoreme, die zeigen, dass sie für weite Problemklassen nützlich sind. Baumzerlegungen sind in dieser Arbeit von zentraler Bedeutung. Die mittels Baumzerlegungen erzielten Erfolge auf baumähnlichen Graphen motivieren Versuche, diese auf größere Graphklassen zu verallgemeinern. Ein erfolgreicher Ansatz beruht auf irrelevanten Knoten und reduziert damit die Probleme auf der größeren Graphklasse auf Probleme auf einer Graphklasse kleiner Baumweite: Wenn der Eingabegraph zu einem Problem kleine Baumweite hat, wird das Problem mittels Baumzerlegungen gelöst. Andernfalls gibt es einen irrelevanten Knoten, so dass das Problem genau dann eine Lösung auf dem ursprünglichen Graphen hat, wenn es auch im Graphen ohne diesen irrelevanten Knoten eine Lösung hat. Es werden solange irrelevante Knoten gefunden und entfernt, bis ein Graph kleiner Baumweite verbleibt. Ein wichtiges Hilfsmittel zum Finden irrelevanter Knoten ist der Gitterminorensatz: Nach diesem Satz enthalten Graphen großer Baumweite auch große Gitter als Minoren. Die Gitter Baumweite-Dualität ist auch in der Bidimensionalitätstheorie, einem weiteren erfolgreichen Ansatz, um auf größeren Graphklassen, als nur denen kleiner Baumweite, Probleme effizient zu lösen, von zentraler Bedeutung.