Marches, Transitions et Distances G´eom´etriques dans les Graphes

Walks, Transitions and Geometric Distances in Graphs

• Auteur / Autrice : Thomas Bellitto
• Direction : Arnaud Pêcher, Christine Bachoc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 27/08/2018
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et informatique (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire bordelais de recherche en informatique
• Jury : Président / Présidente : Eric Sopena
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Pêcher, Christine Bachoc, Eric Sopena, Jørgen Bang-Jensen, Sylvain Gravier, Mickaël Montassier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jørgen Bang-Jensen, Sylvain Gravier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Théorie des graphes

Mots clés libres

Graphes

Marches

Transitions interdites

Homomorphismes de graphes

Nombre de stabilité

Distances géometriques

Ensemble évitant la distance 1

NP-complétude

Graphs

Walks

Forbidden transitions

Graph homomorphisms

Independence number

Geometric distances

Sets avoiding distance 1

NP-completeness

Résumé

Cette thèse étudie les aspects combinatoires, algorithmiques et la complexité de problèmes de théorie des graphes, et tout spécialement de problèmes liés aux notions de marches, de transitions et de distance dans les graphes. Nous nous intéressons d’abord au problème de traffic monitoring, qui consiste à placer aussi peu de capteurs que possible sur les arcs d’un graphe de façon à pouvoir reconstituer des marches d’objets. La caractérisation d’instances intéressantes dans la pratique nous amène à la notion de transitions interdites, qui renforce le modèle de graphe. Notre travail sur les graphes à transitions interdites comprend aussi l’étude de la notion d’ensemble de transitions connectant, que l’on peut voir comme l’analogue en terme de transitions de la notion d’arbre couvrant. Une partie importante de cette thèse porte sur les graphes géométriques, qui sont des graphes dont les sommets sont des points de l’espace réel et dont les arêtes sont déterminées par les distances géométriques entre les sommets. Ces graphes sont au coeur du célèbre problème de Hadwiger-Nelson et nous sont d’une grande aide dans notre étude de la densité des ensembles qui évitent la distance 1 dans plusieurs types d’espaces normés. Nous développons des outils pour étudier ces problèmes et les utilisons pour prouver la conjecture de Bachoc-Robins sur plusieurs paralléloèdres. Nous nous penchons aussi sur le cas du plan euclidien et améliorons les bornes sur la densité des ensembles évitant la distance 1 et sur son nombre chromatique fractionnaire. Enfin, nous étudions la complexité de problèmes d’homomorphismes de graphes et établissons des théorèmes de dichotomie sur la complexité des homomorphismes localement injectifs vers les tournois réflexifs.

This thesis studies combinatorial, algorithmic and complexity aspects of graph theory problems, and especially of problems related to the notions of walks, transitions and distances in graphs. We first study the problem of traffic monitoring, in which we have to place as few censors as possible on the arcs of a graph to be able to retrace walks of objects. The characterization of instances of practical interests brings us to the notion of forbidden transitions, which strengthens the model of graphs. Our work on forbidden-transition graphs also includes the study of connecting transition sets, which can be seen as a translation to forbidden-transition graphs of the notion of spanning trees. A large part of this thesis focuses on geometric graphs, which are graphs whose vertices are points of the real space and whose edges are determined by geometric distance between the vertices. This graphs are at the core of the famous Hadwiger- Nelson problem and are of great help in our study of the density of sets avoiding distance 1 in various normed spaces. We develop new tools to study these problems and use them to prove the Bachoc-Robins conjecture on several parallelohedra. We also investigate the case of the Euclidean plane and improve the bounds on the density of sets avoiding distance 1 and on its fractional chromatic number. Finally, we study the complexity of graph homomorphism problems and establish dichotomy theorems for the complexity of locally-injective homomorphisms to reflexive tournaments.