Études théoriques et numériques du problème de partitionnement dans un graphe

Theoritical and numerical studies on the graph partitioning problem

• Auteur / Autrice : Haeder Younis Ghawi Althoby
• Direction : Mohamed Didi Biha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathematiques
• Date : Soutenance le 06/11/2017
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, information et ingénierie des systèmes (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mathématiques Nicolas Oresme (Caen ; 2002-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Adnan Yassine
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Didi Biha, Fatiha Bendali-Mailfert, Sourour Elloumi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fatiha Bendali-Mailfert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Algorithmes gloutons

Heuristique

Partitionnement de graphes

Optimisation combinatoire

Mots clés libres

Partitionnement

Séparation et évaluation

Combinatorial optimization

Partitioning graph

Heuristics

Greedy algorithm

Branch and bound algorithm

Résumé

Étant donné G = (V, E) un graphe non orienté connexe et un entier positif β (n), où n est le nombrede sommets de G, le problème du séparateur (VSP) consiste à trouver une partition de V en troisclasses A, B et C de sorte qu'il n'y a pas d'arêtes entre A et B, max {| A |, | B |} est inférieur ou égal àβ (n) et | C | est minimum. Dans cette thèse, nous considérons une modélisation du problème sous laforme d'un programme linéaire en nombres entiers. Nous décrivons certaines inégalités valides et etdéveloppons des algorithmes basés sur un schéma de voisinage.Nous étudions également le problème du st-séparateur connexe. Soient s et t deux sommets de Vnon adjacents. Un st-séparateur connexe dans le graphe G est un sous-ensemble S de V \ {s, t} quiinduit un sous-graphe connexe et dont la suppression déconnecte s de t. Il s'agit de déterminer un stséparateur de cardinalité minimum. Nous proposons trois formulations pour ce problème et donnonsdes inégalités valides du polyèdre associé à ce problème. Nous présentons aussi une heuristiqueefficace pour résoudre ce problème.

Given G=(V,E) a connected undirected graph and a positive integer β(n), where n is number ofvertices, the vertex separator problem (VSP) is to find a partition of V into three classes A,B and Csuch that there is no edge between A and B, max{|A|,|B|}less than or equal β(n), and |C| isminimum. In this thesis, we consider aninteger programming formulation for this problem. Wedescribe some valid inequalties and using these results to develop algorithms based onneighborhood scheme.We also study st-connected vertex separator problem. Let s and tbe two disjoint vertices of V, notadjacent. A st-connected separator in the graph G is a subset S of V\{s,t} such that there are no morepaths between sand tin G[G\S] and the graph G[S] is connected . The st-connected vertex speratorproblem consists in finding such subset with minimum cardinality. We propose three formulationsfor this problem and give some valid inequalities for the polyhedron associated with this problem.We develop also an efficient heuristic to solve this problem.