Identifiziert man die Knoten von S(m, n) mit Paaren (x, y) von ganzzahligenWerten x <strong>und</strong> y, <strong>in</strong>dem man die tatsächlichen Koord<strong>in</strong>aten e<strong>in</strong>es Knotenaußer Acht lässt <strong>und</strong> nur die <strong>in</strong> der Def<strong>in</strong>ition der Knotenmenge auftauchendenWerte x <strong>und</strong> y ∈ ZZ heranzieht, so hat e<strong>in</strong> Knoten (x, y) ∈ V (S ∞ )die vier Nachbarknoten (x + 1, y), (x − 1, y), (x, y + 1) <strong>und</strong> (x, y − 1). Nunkönnen wir die Knotenmenge (<strong>und</strong> <strong>in</strong>sbesondere die Bedeutung der ganzzahligenParameter m <strong>und</strong> n) von S(m, n) def<strong>in</strong>ieren durch:V (S(m, n)) = {(x + i, y + j) | 0 ≤ i ≤ m − 1, 0 ≤ j ≤ n − 1}E<strong>in</strong> solcher slope graph wird also durch m <strong>und</strong> n bis auf Isomorphie (denndurch Wahl von x <strong>und</strong> y kann die genaue Position des Graphen <strong>in</strong> der Ebeneverschoben werden) bestimmt.Im Beweis der NP-Vollständigkeit von HC auf Rechtecksgittergraphenverwenden Itai et al. [3] e<strong>in</strong>en ähnlichen Graphen R(m, n), welcher e<strong>in</strong>endurch m <strong>und</strong> n bestimmten Rechtecksgittergraphen beschreibt. Der hierverwendete Graph S(m, n) ist zu diesem isomorph, da er nur durch e<strong>in</strong>eVerschiebung der e<strong>in</strong>zelnen quadratischen Kacheln zu Parallelogrammenentsteht, <strong>in</strong>dem die jeweilgen Punkte oben l<strong>in</strong>ks <strong>in</strong> jedem Quadrat so weitnach rechts geschoben werden, dass ihre x-Koord<strong>in</strong>ate genau auf der Mitteder Strecke zwischen den beiden unteren Punkten des Quadrats liegt (sieheAbbildung 4).Abbildung 4: E<strong>in</strong> bipartiter slope Graph S(m, n) mit m=4 <strong>und</strong> n=5Dass G 1 bipartit ist, lässt sich leicht e<strong>in</strong>sehen. Wählt man e<strong>in</strong>en beliebigenKnoten v im slope graph G 1 aus <strong>und</strong> ordnet ihm e<strong>in</strong>er der beidenPartitionen der Knotenmenge zu, so lassen sich alle übrigen Knoten, derenDistanz zu v gerade ist, ebenfalls <strong>in</strong> die gleiche Partition e<strong>in</strong>ordnen, dierestlichen Knoten mit ungerader Distanz zu v werden der anderen Partitionzugeordnet (man beachte, dass die Distanz zwischen zwei Knoten v <strong>und</strong> wder Anzahl Kanten auf e<strong>in</strong>em kürzesten Pfad zwischen v <strong>und</strong> w entspricht,da nach Def<strong>in</strong>ition des slope graphs alle Kanten die Länge 1 haben). In Abbildung4 wird dies verdeutlicht, wobei die Knotenmenge <strong>in</strong> e<strong>in</strong>e Partitionvon schwarzen <strong>und</strong> e<strong>in</strong>e Partition von weißen Knoten unterteilt ist.Nun können wir die E<strong>in</strong>bettung emb: B −→ G 1 des bipartiten, kubischen,planaren Graphen B <strong>in</strong> e<strong>in</strong>en slope graph G 1 vornehmen. Wir wir6
sehen werden, lässt sich B für n=|V (B)| <strong>in</strong> G 1 (kn, kn) (für e<strong>in</strong>e Konstantek) e<strong>in</strong>betten.Wähle emb nun so, dass gilt:• emb bildet alle v ∈ V 0 auf weiße Knoten von G 1 ab.• emb bildet alle v ∈ V 1 auf schwarze Knoten von G 1 ab.• emb bildet alle e = (v, w) ∈ E auf <strong>Pfade</strong> zwischen emb(v) <strong>und</strong> emb(w)<strong>in</strong> G 1 ab, so dass zwei <strong>Pfade</strong> jeweils nur höchstens ihre Endpunktegeme<strong>in</strong>sam haben <strong>und</strong> ansonsten knotendisjunkt s<strong>in</strong>d.Abbildung 5: E<strong>in</strong> bipartiter, kubischer, planarer Graph B <strong>und</strong> se<strong>in</strong>e E<strong>in</strong>bettungG 1 =emb(B)Man beachte, dass emb so gewählt ist, dass auch die Partitionierung derKnotenmenge erhalten bleibt, dass also für je zwei beliebige Knoten v <strong>und</strong>w gilt:v <strong>und</strong> w s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> der gleichen Partition ⇐⇒ emb(v) <strong>und</strong> emb(w) s<strong>in</strong>d <strong>in</strong> dergleichen Partition.In Abbildung 5 ist e<strong>in</strong> Beispiel für e<strong>in</strong>e solche E<strong>in</strong>bettung zu sehen.Ganz ähnlich betten auch Itai et al. [3] ihren zugr<strong>und</strong>e liegenden bipartitenGraphen <strong>in</strong> e<strong>in</strong>en Rechtecksgittergraphen e<strong>in</strong>. Dort wird gezeigt, dassfür e<strong>in</strong>en bipartiten, kubischen, planaren Graphen mit n Knoten e<strong>in</strong>e solcheE<strong>in</strong>bettung <strong>in</strong> e<strong>in</strong>en Rechtecksgittergraphen R(kn, kn) für e<strong>in</strong>e Konstantek <strong>in</strong> polynomieller Zeit realisiert werden kann. Da unser vorliegenderslope graph G 1 isomorph zu R ist, gilt dieses Resultat folglich auch für G 1 ,7