Aspects algorithmiques d'heuristiques de coloration de graphes

Algorithmic aspects of graph colouring heuristics

• Auteur / Autrice : Leonardo Sampaio Rocha
• Direction : Frédéric Havet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Nice

Mots clés

Mots clés contrôlés

Complexité de calcul (informatique)

Algorithmes gloutons

Coloriage de graphes

Résumé

Une coloration propre d’un graphe est une fonction qui attribue une couleur à chaque sommet du graphe avec la restriction que deux sommets voisins ont des couleurs distinctes. Les colorations permettent de modéliser des problèmes d’ordonnancement, d’allocation de fréquences ou de registres. Le problème de trouver une coloration propre d’un graphe qui minimise le nombre de couleurs est un problème NP-difficile très connu. Dans cette thèse nous étudions le nombre de Grundy et le nombre b-chromatique des graphes, deux paramètres qui permettent d’évaluer quelques heuristiques pour le problème d’e la coloration propre. Nous commençons par dresser un état de l’art des résultats sur ces deux paramètres. Puis nous montrons que déterminer le nombre de Grundy est NP-difficile pour un graphe cordal et polynomial sur le graphe sans P5 bipartis. Ensuite nous montrons que déterminer le nombre b-chromatique est NP-difficile pour un graphe cordal et distance-héréditaire, et nous donnons des algorithmes polynomiaux pour certaines sous-classes de graphes blocs, complémentaires des graphes bipartis et P4-sparses. Nous considérons également la complexité à paramètre fixé de déterminer le nombre de Grundy (resp. Nombre b-chromatique) et en particulier, nous montrons que décider sir le nombre de Grundy (ou le nombre b-chromatique) d’un graphe G est au moins V(G)-k admet un algorithme FPT lorsque k est le paramètre. Enfin, nous considérons la complexité de nombreux problèmes liés à la comparaison du nombre de Grundy et nombre b-chromatique avec divers autres paramètres d’un graphe.

A proper coloring of a graph is a function that assigns a color to each vertex with the restriction that adjacent vertices are assigned with distinct colors. Proper colorings are a natural model for many problems, like scheduling, frequency assignment and register allocation. The problem of finding a proper coloring of a graph with the minimum number of colors is a well-known NP-hard problem. In this thesis we study the Grundy number and the b-chromatic number of graphs, two parameters that evaluate some heuristics for finding proper colorings. We start by giving the state of the art of the results about these parameters. Then, we show that the problem of determining the Grundy Number of bipartite or chordal graphs is NP-hard, but it is solvable in polynomial time for P5-free bipartite graphs. After, we show that the problem of determining the b-chromatic number or a chordal distance-hereditary graph is NP-hard, and we give polynomial-time algorithms for some subclasses of block graphs, complement of bipartite graphs and p4-sparse graphs. We also consider the fixed-parameter tractability of determining the Grundy number and the b-chromatic number, and in particular we show that deciding if the Grundy number (or the b-chromatic number) of a graph G is at least V(G)-k admits an FPT algorithm when k is the parameter. Finally, we consider the computational complexity of many problems related to comparing the b-chromatic number and the Grundy number with various other related parameter of a graph.