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Título: O problema da inundação em grafos de co-comparabilidade
Título(s) alternativo(s): The flood-it problem in co-comparability graphs
Autor(es): Santos, Luiza Helena de Lima
Orientador(es): Almeida, Sheila Morais de
Palavras-chave: Teoria dos grafos
Programação dinâmica
Computação
Graph theory
Dynamic programming
Computer science
Data do documento: 16-Jun-2026
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: SANTOS, Luiza Helena de Lima. O problema da inundação em grafos de co-comparabilidade. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciência da Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2026.
Resumo: O Problema da Inundação (Flood-It) consiste em determinar uma sequência mínima de movimentos capaz de tornar monocromático um grafo inicialmente colorido. Apesar de possuir uma formulação simples e origem lúdica, o problema apresenta elevada complexidade computacional, sendo NP-difícil em diversas classes de grafos. Entre os trabalhos existentes na literatura, Fleischer e Woeginger (2012) propuseram um algoritmo polinomial para o Problema da Inundação com pivô fixo em grafos de co-comparabilidade, resultado que permaneceu amplamente referenciado na literatura. Entretanto, Lorenzi e Almeida (2022) demonstraram a existência de uma falha de terminação na formulação recursiva utilizada pelo algoritmo, reabrindo o problema para esta classe de grafos. Neste trabalho, investigamos as limitações estruturais da abordagem original e identificamos, além da dependência cíclica já conhecida, casos de inalcançabilidade do pivô e superestimação do custo total da inundação. Como contribuição principal, propomos uma adaptação iterativa baseada em técnicas de caminhos mínimos e relaxamento sucessivo de estados, inspirada no algoritmo de Floyd-Warshall. A nova formulação substitui a dependência recursiva por um processo iterativo capaz de garantir convergência e corretude mesmo na presença de ciclos de dependência. Além disso, demonstramos formalmente a corretude e a complexidade polinomial do algoritmo adaptado. Os resultados obtidos contribuem para a retomada da resolução polinomial do Problema da Inundação em grafos de co-comparabilidade e reforçam a importância da análise estrutural em algoritmos baseados em programação dinâmica.
Abstract: The Flood-It Problem consists of determining a minimum sequence of moves capable of transforming an initially colored graph into a monochromatic one. Despite its simple and game-oriented formulation, the problem presents significant computational complexity, being NP-hard for several graph classes. Among the existing results in the literature, Fleischer e Woeginger (2012) proposed a polynomial-time algorithm for the fixed-pivot Flood-It Problem on co-comparability graphs, a result that remained widely cited for more than a decade. However, Lorenzi and Almeida (2022) demonstrated the existence of a termination flaw in the recursive formulation employed by the algorithm, reopening the problem for this graph class. In this work, we investigate the structural limitations of the original approach and identify, in addition to the previously known cyclic dependency issue, cases of pivot inaccessibility and overestimation of the total flooding cost. As the main contribution, we propose an iterative adaptation based on shortest-path techniques and successive state relaxation, inspired by the Floyd-Warshall algorithm. The new formulation replaces the recursive dependency with an iterative process capable of guaranteeing convergence and correctness even in the presence of dependency cycles. Furthermore, we formally prove the correctness and polynomial complexity of the adapted algorithm. The obtained results contribute to restoring the polynomial-time resolution of the Flood-It Problem on co-comparability graphs and reinforce the importance of structural analysis in dynamic programming-based algorithms.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40772
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