Dans la limite "diluée" où les nombres d'arêtes et de sommets divergent de manière comparable, il est naturel d'espérer que divers invariants classiques en théorie des graphes seront essentiellement déterminés par la seule "géométrie locale" du graphe -- c'est à dire, informellement, par l'aspect d'une boule de petit rayon autour d'un "sommet typique". Cette heuristique a pour origine l'étude des systèmes de particules en physique statistique, où sous certaines conditions, les contributions microscopiques provenant de sites suffisamment éloignés peuvent être considérées comme mutuellement indépendantes dans le calcul des grandeurs macroscopiques fondamentales du système. Mathématiquement, cette précieuse absence d'intéractions à longue portée peut se décrire rigoureusement à l'aide d'une propriété topologique : la continuité de l'invariant considéré vis-à-vis de la convergence locale faible des graphes. Tout invariant pour lequel on peut établir une telle continuité admettra aussitôt une limite déterministe le long de la plupart des suites de graphes aléatoires classiques, et pourra être efficacement approximé par des algorithmes locaux et distribués, indépendamment de la taille totale du système. Dans cette thèse, nous établissons la continuité de quatre invariants de graphes qui jouent un rôle essentiel en théorie comme dans les applications : la distribution spectrale empirique, la dimension du noyau de la matrice d'adjacence, la taille d'un couplage maximum, et le polynôme énumérant certaines familles de sous-graphes couvrants. Plus précisément, nous montrons qu'il existe une unique manière localement cohérente d'étendre chacune de ces notions aux limites locales faibles de graphes finis, et que ce prolongement est continu. Pour les modèles de graphes aléatoires classiques, les équations de cohérence locale se simplifient en une équation aux distributions que nous résolvons explicitement. Cela conduit à de nouvelles formules asymptotiques, ainsi qu'à la simplification, l'unification et la généralisation de divers résultats jusqu'alors isolés.

Cette thèse s'inscrit dans l'étude des graphes infinis de présentation finie. Nous nous intéressons à la fois à leurs propriétés logiques et aux langages qui leur sont associés. Nous nous concentrons sur l'étude des graphes infinis associés aux automates à pile d'ordre supérieur. Notre première contribution est la définition d'une notion de rationalité pour les piles d'ordre supérieur. Nous montrons que cette notion partage de nombreuses propriétés de la rationalité sur les mots : clôture par complémentaire, accepteurs déterministes et complets, et caractérisation en logique du second ordre monadique. Nous établissons un lien étroit entre les automates à pile d'ordre supérieur et les ensembles rationnels de piles d'ordre supérieur. Notre seconde contribution est l'étude structurelle des graphes associés à ces automates. Nous en donnons différentes caractérisations qui montrent la robustesse de ces familles de graphes infinis.

Les environnements pervasifs sont apparus avec l'essor des technologies de communication couplé avec celui des terminaux mobiles. Parallèlement à cela, une évolution logicielle s'est effectuée en passant de l'informatique systémique globale à une approche modulaire et granulaire. Déployer une application sur un dispositif mobile reste toutefois une problématique ouverte, à cause de l'inadéquation de celle-ci aux contraintes matérielles et contextuelles de tels environnements. En effet, les applications usuelles nécessitent plus de ressources que ne peuvent fournir les terminaux mobiles. Pour pallier cela, nous proposons une solution qui s'inscrit à la frontière de ces deux mondes~: celui des environnements pervasifs contraints et celui des applications orientées services. Dans cette thèse nous présentons une approche pour le déploiement contextuel et autonome d'applications orientées services dans des environnements contraints~: AxSeL -A conteXtual SErvice Loader- adapte le déploiement des applications en prenant en compte le contexte des services, la mémoire d'exécution disponible sur le dispositif et les préférences utilisateur. Dans les environnements pervasifs, les services fournis sont disséminés sur les dispositifs mobiles ou des serveurs de dépôts. L'accès à ceux-ci se fait grâce à des descripteurs de services intégrant l'ensemble des dépendances d'un service et sa localisation. Pour déployer une application il est nécessaire de résoudre l'ensemble de ses dépendances en termes de services. A partir de l'agrégation des descripteurs des services AxSeL construit sa propre représentation de l'application sous la forme d'un graphe de dépendances logiques de services. Les noeuds de ce graphe représentent les services et les composants les implantant et les arcs les dépendances d'exécution et de déploiement entre ceux-ci. Le graphe fournit une représentation intuitive et flexible des dépendances et nous permet de distinguer le niveau de l'exécution (services) de celui du déploiement (composants). AxSeL opère à la suite un processus de décision du chargement prenant en compte les caractéristiques des services, celles de la plate-forme matérielle et enfin les préférences utilisateurs. La décision est prise grâce à une technique de coloration sous contraintes du graphe de dépendances des services. En cas de changement du contexte, par exemple modification du dépôt ou des caractéristiques des services, de la mémoire disponible sur la machine ou des préférences utilisateurs, AxSeL le détecte et déclenche un processus d'adaptation qui intègre les changements perçus dans le processus décisionnel du déploiement. Ainsi, AxSeL propose une représentation globale et flexible pour les applications orientées services et des heuristiques permettant leur déploiement contextuel et autonome. Nous avons validé les concepts de notre approche à travers un prototype AxSeL4OSGi en utilisant une machine virtuelle java comme support d'exécution et OSGi comme plate-forme de développement et d'exécution de services. Les performances de notre plate-forme sont évaluées et comparés à une approche similaire à travers des tests réalisés dans des contextes de variation de la structure des graphes applicatifs, de la mémoire disponible sur la machine, des caractéristiques des services et des préférences utilisateurs.

Les langages réguliers sont des langages qui ont été largement étudiés, notamment du point de vue de leurs propriétés de clôture ensembliste : l'ensemble des langages réguliers (pour un alphabet donné) forme une algèbre de Boole close par concaténation et étoile de Kleene. Ces propriétés ne se généralisent pas toutes à l ensemble des langages algébriques qui est un sur-ensemble de l'ensemble des langages réguliers. Notamment les langages algébriques ne sont pas clos par intersection. Pour engendrer ces langages, nous utilisons les grammaires déterministes de graphes. Une grammaire de graphes est un système fini de récriture d'hypergraphes finis. Par récriture itérée à partir d'un non-terminal, la grammaire engendre un graphe régulier dont les traces forment un langage algébrique. En définissant une relation de synchronisation entre ces grammaires, on montre que l'on peut définir des sous-ensembles stricts de langages algébriques non-ambigus qui forment des algèbres de Boole effectives contenant les langages réguliers. Nous donnons également des conditions suffisantes pour que ces algèbres booléennes soient closes par concaténation et étoile de Kleene.

Dans ce mémoire, nous allons nous intéresser aux graphes obtenus en considérant l'image inverse d'un polygone (en particulier d'un segment) dont les sommets sont les valeurs critiques d'un polynôme. Nous allons commencer par des rappels de notions préliminaires sur les polynômes complexes, la topologie algébrique et la théorie des espèces. Ensuite, nous allons voir le lien entre les arbres plans bicolorés et les polynômes de Shabat, qui sont des polynômes ayant au plus deux valeurs critiques, mis à part l'infini. Subséquemment, nous étudierons quelques notions portant sur les cactus. Finalement nous bouclerons le tout par une exploration, à l'aide du logiciel Maple, des concepts élaborés dans les chapitres précédents. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : point critique, valeur critique, revêtement, polynôme de Shabat, arbre plan bicoloré, cactus, constellation, fonction symétrique, espèce de structures, itération de Newton-Raphson.

Ces dernières années, on a assisté au développement du<br />calcul de réécriture, encore appelé rho-calcul, qui intègre de<br />façon uniforme la réécriture de premier ordre et le lambda-calcul.<br />Cette thèse est dédiée à l'étude des capacités d'expression du calcul de réécriture, avec un intérêt particulier pour la réécriture d'ordre supérieur et la possibilité de manipuler des graphes.<br /><br />Dans la première partie de cette thèse, la relation entre le calcul de réécriture et la réécriture d'ordre supérieur, en particulier les Combinatory Reduction Systems (CRSs), est étudiée.<br />Nous présentons d'abord un algorithme de filtrage original<br />pour les CRSs qui utilise une traduction des termes CRS en<br />lambda-termes et le filtrage d'ordre supérieur classique du lambda-calcul. Nous proposons ensuite un encodage des CRSs dans le rho-calcul<br />basé sur la traduction de chaque réduction CRS<br />en une réduction correspondante dans le rho-calcul.<br />Dans la deuxième partie, nous présentons une extension du rho-calcul,<br />appelé calcul de réécriture de graphes (ou Rg-calcul),<br />qui gère des termes avec partage et cycles.<br />Le calcul sur les termes est généralisé de manière naturelle en utilisant des contraintes d'unification en plus des contraintes de filtrage standard du rho-calcul.<br /><br />Le Rg-calcul est alors montré confluent sur des classes<br />d'équivalence de termes, sous certaines restrictions de linéarité sur les motifs, et assez<br />expressif pour simuler la réécriture de termes graphes et le<br />lambda-calcul cyclique.

Les réseaux mobiles ad hoc sont par nature instables et imprévisibles. De ces caractéristiques découle la difficulté à concevoir et analyser des algorithmes distribués garantissant certaines propriétés. C'est sur ce point que porte la contribution majeure de cette thèse. Pour amorcer cette étude, nous avons étudié quelques problèmes fondamentaux de l'algorithmique distribuée dans ce type d'environnement. Du fait de la nature de ces réseaux, nous avons considéré des modèles de calculs locaux, où chaque étape ne fait collaborer que des n\oe uds directement voisins. Nous avons notamment proposé un nouveau cadre d'analyse, combinant réétiquetages de graphes dynamiques et graphes évolutifs (modèle combinatoire pour les réseaux dynamiques). Notre approche permet de caractériser les conditions de succès ou d'échec d'un algorithme en fonction de la dynamique du réseau, autrement dit, en fonction de conditions nécessaires et/ou suffisantes sur les graphes évolutifs correspondants. Nous avons également étudié la synchronisation sous-jacente aux calculs, ainsi que la manière dont une application réelle peut reposer sur un algorithme de réétiquetage. Un certain nombre de logiciels ont également été réalisés autour de ces travaux, notamment un simulateur de réétiquetage de graphes dynamiques et un vérificateur de propriétés sur les graphes évolutifs.

Les codes identifiants dans les graphes modélisent des systèmes de détection et de localisation à distance de pannes multiples dans les réseaux. Nous abordons dans une première partie différents problèmes de nature algorithmique ou structurelle concernant plusieurs variations autour de ces codes ; en particulier, nous obtenons de nombreux résultats quant à la structure des graphes sans jumeaux. Ces questions nous amènent dans une deuxième partie à considérer une notion de puissance de graphe, que nous étudions plus avant. Nous obtenons en particulier des résultats de type extrémal et nous consacrons l'étude des racines carrées de graphes.

Cette thèse propose une approche de filtrage originale, SND en abrégé pour Scoring-based Neighborhood Dominance, pour le problème d’isomorphisme de sous- graphe. En raisonnant sur des propriétés de dominance entre sommets basées sur diverses fonctions de score et de voisinage, SND apparait comme un puissant mécanisme de filtrage. Une spécialisation de SND est étudiée, elle est basée sur le nombre de chemins de longueur k comme fonction de score ainsi que trois manières de considérer le voisinage. Avec cette spécialisation, il est montré que SND est plus puissant que LAD et incomparable à SAC (Singleton Arc Consistency). L'étude expérimentale montre que SND atteint dans la plupart des cas les mêmes performances en terme de filtrage que SAC tout en étant plus rapide de plusieurs ordres de grandeurs. Cela permet de résoudre le problème d’isomorphisme de sous-graphe en étant beaucoup plus efficace que MAC et légèrement meilleur que LAD.Un solveur de contraintes est également proposé ainsi qu'une optimisation du processus de propagation de MAC. / This thesis presents anoriginal filtering approach, called SND(Scoring- based Neighborhood Dominance), for the subgraph isomorphism problem. By reasoning on vertex dominance properties based on various scoring and neigh- borhood functions, SND appears to be a filtering mechanism of strong inference potential. For example, the recently proposed method LAD is a particular case of SND. A specialization is studied of SND : by considering the number of k-length paths in graphs and three ways of relating sets of vertices. With this specialization, we prove that SND is stronger than LAD and incomparable to SAC (Single- ton Arc Consistency). Our experimental results show that SND achieves most of the time the same filtering performances as SAC (while being several orders of magnitude faster), which allows one to find subisomorphism functions far more efficiently than MAC, while slightly outperforming LAD.

Cette thèse explore des problématiques liées aux jeux. Les jeux qui nous intéressent sont ceux pour lesquels il n'y a pas d'information cachée: tout les joueurs ont accès à toute l'information relative au jeu; il n'y a pas non plus d'aléa. Certains jeux de société (comme les échecs ou le go) satisfont ces propriétés et sont représentatifs des jeux que nous considérons ici. La notion de stratégie est au centre de l'étude de ces jeux. En termes simples, une stratégie est une façon de jouer qui permet de s'assurer un certain résultat. La question centrale, à la fois quand on joue à un jeu et quand on l'étudie, est le problème de trouver la 'meilleure' stratégie, qui assure la victoire du joueur qui l'applique. Dans cette thèse, nous considérons à la fois des jeux à un joueurs, appelés puzzles combinatoires, et des jeux à deux joueurs. Le Rubik's cube, Rush-Hour, et le taquin sont des exemples biens connus de puzzles combinatoires. Récemment, un certain nombre de jeux -- des jeux à un joueur notamment -- ont connu un regain d'intérêt en tant qu'objets d'étude dans un domaine plus grand appelé reconfiguration. Les puzzles que l'on vient de mentionner peuvent tous être décrit de la façon suivante: il y a un ensemble de configurations, qui représente tous les états possibles du jeu; et le joueur est autorisé à transformer une configuration en une autre à via un certain nombre de règles. Le but est d'atteindre une certaine configuration cible à partir d'une configuration initiale. Le domaine de la reconfiguration étend cette définition à des problèmes de recherche: l'ensemble des configurations devient l'ensemble des solutions à une instance d'un problème donné, et l'on se demande si l'on peut transformer une solution donnée en une autre en utilisant uniquement un ensemble de règles de transformation précises. La recherche sur ce type de problèmes a été guidée par des motivations algorithmiques: ce processus peut être vu comme un moyen d'adapter une solution déjà en place en une nouvelle solution à l'aide de petits changements locaux; et des connections avec d'autres problèmes comme la génération aléatoire, ainsi que des problèmes de physique statistique. Les jeux à deux joueurs, qui sont aussi appelés jeux combinatoires, ont été étudiés depuis le début du XXème siècle avec les travaux de Bouton, continués par Berlekamp, Conway et Guy avec le développement d'une théorie unifiant un certain nombre de jeux classiques. Ce travail se focalise sur des joueurs parfaits, c'est à dire qui choisissent toujours le coup optimal. Notre but est de caractériser lequel des deux joueurs possède une stratégie qui lui assure la victoire, quelque soient les coups de son adversaire. Cette approche est au coeur de ce qui est appelé la Théorie des Jeux Combinatoires. Une grande parties des recherche est focalisée sur des 'jeux mathématiques', qui sont des jeux inventés par des mathématiciens, souvent avec des règles très simples, et rarement connus en dehors de la recherche. La motivation principale pour étudier ces jeux est la présence de liens parfois surprenant entre ces jeux et d'autres domaines des mathématiques comme entre autre la théorie des nombres, les automates ou les systèmes dynamiques. Dans cette thèse, nous étudions ainsi des jeux à un et deux joueurs. Nous nous intéressons tout particulièrement à la complexité de ces jeux, c'est à dire évaluer à quel point il est difficile (d'un point de vue algorithmique) de calculer une stratégie gagnante. Nous nous intéressons aussi à leur structure et à certaines propriétés qu'ils peuve satisfaire. Finalement, un des outils principaux dans cette étude est la notion de graphe, et nous utilisons notamment des méthodes et des techniques provenant de théorie des graphes pour résoudre ces problèmes / This thesis explores problems related to games. The games that we consider in this study are games for which there is no hidden information: all the players have access to all the information related to the game; there is also no randomness and everything is deterministic. A few well-known board games (such as chess or go) fall in this category and are representative of the kinds of games that we consider here. Central to the study of these games is the notion of strategy, which roughly speaking, is a way of playing which ensures a certain objective. The main question of interest, when both playing and studying a game, is the problem of finding the 'best' strategy, which secures the victory for the player following it. In this thesis, we consider both one-player games, also called combinatorial puzzles, and two-player games. Examples of combinatorial puzzles include Rubik's cube, Rush-Hour, Sokoban, the 15 puzzle, or peg solitaire. Recently, some types of one-player games in particular have received a strong regain of interest as part of the larger area of reconfiguration problems. The puzzles we described above can all be described in the following way: there is a set of configurations, which represents all the possible states of the game; and the player is allowed to transform a configuration using a prescribed set of moves. Starting from an initial configuration, the goal is to reach a target configuration by a succession of valid moves. Reconfiguration extends this definition to any search problem: the set of configuration becomes the set of solutions to an instance of a given problem, and we ask whether we can transform one given solution to another using only a prescribed set of moves. Hence, in addition to the combinatorial puzzles, reconfiguration problems also include many `games' which are not played by humans anymore but are instead mathematical problems sharing a lot of similarities with combinatorial puzzles. The study of reconfiguration problems has been driven by many different motivations. It has algorithmic applications: it can be seen as a way to adapt a current solution already in place to reach a new one by only making small local changes. It is also connected to other problems such as random sampling, approximate counting or problems coming from statistical physics. It can also be used as a tool for understanding the performance of some heuristic algorithms based on local modifications of solutions such as local search. Two-player games, which are also called combinatorial games, have been studied since the beginning of the twentieth century, with the works of Bouton which were continued with the development of a nice theory by Berlekamp, Conway, and Guy, unifying a certain number of classical games. We focus in this study on perfect strategies (i.e., players always choosing the best possible move), and try to characterize who wins under perfect play for various games. This approach is at the heart of what is called Combinatorial Game Theory. Most of the research in this area is focused on `math games' which are games invented by mathematicians, often with simple rules and almost never played by humans. The main motivation for studying these games comes from the nice, and sometimes unexpected connections these games have with other areas of mathematics, such as for example number theory, automatons, or dynamical systems. In this thesis, we study one- and two-player games. The questions we consider are often related to complexity. Complexity theory consists in trying to classify problems depending on their hardness. By hardness we mean to quantify how much time it would take for a computer to solve the problem. An other aspect of this research consists in investigating structural properties that these games can satisfy. Finally, one of our main tools is the notion of graph, and we use in particular methods and techniques from graph theory to answer the different questions we just mentioned