Partitions et décompositions de graphes

par Julien Bensmail

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Eric Sopena et de Olivier Baudon.

Soutenue le 10-06-2014

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale de mathématiques et informatique (Talence, Gironde) , en partenariat avec Université de Bordeaux I (1970-2013) (Etablissement d'accueil) et de Laboratoire bordelais de recherche en informatique (laboratoire) .

Le président du jury était Cyril Gavoille.

Le jury était composé de Brett Stevens, Mariusz Wozniak.

Les rapporteurs étaient Frédéric Havet, Ingo Schiermeyer.


  • Résumé

    Cette thèse est dédiée à l’étude de deux familles de problèmes de partition de graphe. Nous considérons tout d’abord le problème de sommet-partitionner un graphe en sous-graphesconnexes. Plus précisément, étant donnés p entiers positifs n1; n2; :::; np dont la somme vautl’ordre d’un graphe G, peut-on partitionner V (G) en p parts V1; V2; :::; Vp de sorte que chaque Vi induise un sous-graphe connexe d’ordre ni ? Nous nous intéressons ensuite à des questions plus fortes. Que peut-on dire si l’on souhaite que G soit partitionnable de cette manière quels que soient p et n1; n2; :::; np ? Si l’on souhaite que des sommets particuliers de G appartiennent à des sous-graphes particuliers de la partition ? Et si l’on souhaite que les sous-graphes induits soient plus que connexes ? Nous considérons toutes ces questions à la fois du point de vue structurel (sous quelles conditions structurelles une partition particulière existe-t-elle nécessairement ?) et algorithmique (est-il difficile de trouver une partition particulière ?).Nous nous intéressons ensuite à la 1-2-3 Conjecture, qui demande si tout graphe G admet une 3-pondération voisin-somme-distinguante de ses arêtes, i.e. une 3-pondération par laquelle chaque sommet de G peut être distingué de ses voisins en comparant uniquement leur somme de poids incidents. Afin d’étudier la 1-2-3 Conjecture, nous introduisons notamment la notionde coloration localement irrégulière d’arêtes, qui est une coloration d’arêtes dont chaque classe de couleur induit un sous-graphe dans lequel les sommets adjacents sont de degrés différents.L’intérêt principal de cette coloration est que, dans certaines situations, une pondération d’arêtes voisin-somme-distinguante peut être déduite d’une coloration d’arêtes localement irrégulière. Nospréoccupations dans ce contexte sont principalement algorithmiques (est-il facile de trouver une pondération d’arêtes voisin-somme-distinguante ou une coloration d’arêtes localement irrégulière utilisant le plus petit nombre possible de poids ou couleurs ?) et structurelles (quel est le plus petit nombre de couleurs d’une coloration d’arêtes localement irrégulière ?). Nous considérons également ces questions dans le contexte des graphes orientés.

  • Titre traduit

    Partitions and decompositions of graphs


  • Résumé

    This thesis is dedicated to the study of two families of graph partition problems.First, we consider the problem of vertex-partitioning a graph into connected subgraphs.Namely, given p positive integers n1; n2; :::; np summing up to the order of some graph G, canwe partition V (G) into p parts V1; V2; :::; Vp so that each Vi induces a connected subgraph withorder ni? We then consider stronger questions. Namely, what if we want G to be partitionablewhatever are p and n1; n2; :::; np? What if we also want specific vertices of G to belong to somespecific subgraphs induced by the vertex-partition? What if we want the subgraphs induced bythe vertex-partition to be more than connected? We consider all these questions regarding boththe structural (are there structural properties ensuring that a specific vertex-partition necessarilyexists?) and algorithmic (is it hard to deduce a specific vertex-partition?) points of view.Then, we focus on the so-called 1-2-3 Conjecture, which asks whether every graph G admitsa neighbour-sum-distinguishing 3-edge-weighting, i.e. a 3-edge-weighting by which all adjacentvertices of G get distinguished by their sums of incident weights. As a tool to deal with the1-2-3 Conjecture, we notably introduce the notion of locally irregular edge-colouring, which isan edge-colouring in which every colour class induces a subgraph whose adjacent vertices havedistinct degrees. The main point is that, in particular situations, a neighbour-sum-distinguishingedge-weighting of G can be deduced from a locally irregular edge-colouring of it. Our concernsin this context are mostly algorithmic (can we easily find a neighbour-sum-distinguishing edgeweightingor locally irregular edge-colouring using the least number of weights or colours?) andstructural (what is the least number of colours in a locally irregular edge-colouring?). We alsoconsider similar matters in the context of oriented graphs.


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