Thèse (M.A.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 139-145. Publié aussi en version électronique.

Les algèbres amassées sont très intéressantes, entre autre du point de vue de la théorie des représentations. Leurs côtés combinatoires sont immenses et on a probablement seulement effleuré le sujet. Dans ce mémoire, nous allons amorcer l'étude d'une propriété combinatoire pour un cas particulier d'algèbres amassées. Nous espérons que notre travail jettera les bases pour l'étude du cas général. Notre but sera de prouver le théorème suivant: Théorème 0.1. Tous les carquois acycliques et connexes à trois sommets ant un nombre fini de suites maximales vertes. Nous allons done expliquer tout ce qu'il y a à savoir sur les carquois et par la suite, présenter la preuve de ce théorème. Comme supplément, nous donnerons en plus la liste complète de toutes les suites maximales vertes possibles pour ces carquois.

Pour traiter un graphe de manière répartie, le partitionnement est une étape préliminaire importante car elle influence de manière significative le temps final d’exécutions. Dans cette thèse nous étudions le problème du partitionnement réparti de graphe. Des travaux récents ont montré qu’une approche basée sur le partitionnement des sommets plutôt que des arêtes offre de meilleures performances pour les graphes de type power-laws qui sont courant dans les données réelles. Dans un premier temps nous avons étudié les différentes métriques utilisées pour évaluer la qualité d’un partitionnement. Ensuite nous avons analysé et comparé plusieurs logiciels d’analyse de grands graphes (Hadoop, Giraph, Giraph++, Distributed GrahpLab et PowerGraph), les comparant `a une solution très populaire actuellement, Spark et son API de traitement de graphe appelée GraphX. Nous présentons les algorithmes de partitionnement les plus récents et introduisons une classification. En étudiant les différentes publications, nous arrivons à la conclusion qu’il n’est pas possible de comparer la performance relative de tous ces algorithmes. Nous avons donc décidé de les implémenter afin de les comparer expérimentalement. Les résultats obtenus montrent qu’un partitionneur de type Hybrid-Cut offre les meilleures performances. Dans un deuxième temps, nous étudions comment il est possible de prédire la qualité d’un partitionnement avant d’effectivement traiter le graphe. Pour cela, nous avons effectué de nombreuses expérimentations avec GraphX et effectué une analyse statistique précise des résultats en utilisation un modèle de régression linéaire. Nos expérimentations montrent que les métriques de communication sont de bons indicateurs de la performance. Enfin, nous proposons un environnement de partitionnement réparti basé sur du recuit simulé qui peut être utilisé pour optimiser une large partie des métriques de partitionnement. Nous fournissons des conditions suffisantes pour assurer la convergence vers l’optimum et discutons des métriques pouvant être effectivement optimisées de manière répartie. Nous avons implémenté cet algorithme dans GraphX et comparé ses performances avec JA-BE-JA-VC. Nous montrons que notre stratégie amène a` des améliorations significatives. / In distributed graph computation, graph partitioning is an important preliminary step because the computation time can significantly depend on how the graph has been split among the different executors. In this thesis we explore the graph partitioning problem. Recently, edge partitioning approach has been advocated as a better approach to process graphs with a power-law degree distribution, which are very common in real-world datasets. That is why we focus on edge partition- ing approach. We start by an overview of existing metrics, to evaluate the quality of the graph partitioning. We briefly study existing graph processing systems: Hadoop, Giraph, Giraph++, Distributed GrahpLab, and PowerGraph with their key features. Next, we compare them to Spark, a popular big-data processing framework with its graph processing APIs — GraphX. We provide an overview of existing edge partitioning algorithms and introduce partitioner classification. We conclude that, based only on published work, it is not possible to draw a clear conclusion about the relative performances of these partitioners. For this reason, we have experimentally compared all the edge partitioners currently avail- able for GraphX. Results suggest that Hybrid-Cut partitioner provides the best performance. We then study how it is possible to evaluate the quality of a parti- tion before running a computation. To this purpose, we carry experiments with GraphX and we perform an accurate statistical analysis using a linear regression model. Our experimental results show that communication metrics like vertex-cut and communication cost are effective predictors in most of the cases. Finally, we propose a framework for distributed edge partitioning based on distributed simulated annealing which can be used to optimize a large family of partitioning metrics. We provide sufficient conditions for convergence to the optimum and discuss which metrics can be efficiently optimized in a distributed way. We implemented our framework with GraphX and performed a comparison with JA-BE-JA-VC, a state-of-the-art partitioner that inspired our approach. We show that our approach can provide significant improvements.

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On étudie divers problèmes concernant le n-cube. On décrit les exemples connus de (0,2) graphes (bipartis de diamètre 2 ou 3). On présente des constructions de (0,2) graphes. On étudie les (0,2) graphes avec des triangles. On montre comment construire certains des (0,2) graphes comme graphes de Cayley de groupes. On étudie les invariants immédiats du n-cube.

La morphologie mathématique est une théorie puissante pour l’analyse d’images 2 D. Elle se base sur la dilatation et l’érosion, qui correspondent à l’addition et la soustraction de Minkowski. Afin d’analyser des maillages 3D par morphologie mathématique, on doit disposer d’algorithmes performants et robustes pour le calcul exact de l’addition et de la soustraction pour ces maillages. Malheureusement, les travaux existants sont, soit approximés, soit non robustes ou limités par des contraintes. Aucun travail n’a traité la différence. Ces difficultés sont dues au fait qu’un maillage représente une surface linéaire par morceaux englobant un ensemble contenu et non dénombrable. Nous avons introduit la notion de sommets contributeurs et nous avons développé un algorithme efficace et robuste pour le calcul de la somme de polyèdres convexes. Nous l’avons par la suite adapté et proposé deux algorithmes performants pour la somme d’une paire de polyèdres non convexe/convexe, tout en gérant correctement les polyèdres complexes, les situations de non-variété ainsi que les changements topologiques. Nous avons également démontré la dualité des sommets contributeurs et nous l’avons exploité pour développer la première approche du calcul exact et efficace de la différence de polyèdres convexes. La dualité des sommets contributeurs ainsi que la robustesse et l’efficacité de nos approches motivent le développement d’une approche unifiée pour l’addition et la soustraction de polyèdres quelconques, ce qui permettra d’appliquer des traitements morphologiques à des maillages 3D. D’autres domaines tels que l’imagerie médicale, la robotique, la géométrie ou la chimie pourront en tirer profit / Mathematical morphology is a powerful theory for the analysis of 2D digital images. It is based on dilation and erosion, which correspond to Minkowski addition and subtraction. To be able to analyze 3D meshes using mathematical morphology, we must use efficient and robust algorithms for the exact computation of the addition and subtraction of meshes. Unfortunately, existing approaches are approximated, non-robust or limited by some constraints. No work has addressed the difference. These difficulties come from the the fact that a mesh represents a piecewise linear surface bounding a continuous and uncountable set. We introduced the concept of contributing vertices and developed an efficient and robust algorithm for the computation of the Minkowski sum of convex polyhedra. After that, we adapted and proposed two efficient algorithms for the computation of the Minkowski sum of a non-convex/convex pair of polyhedra, while properly handling complex polyhedra, non-manifold situations and topological changes. We also demonstrated the duality of the contributing vertices concept and exploited it to develop the first approach for the efficient and exact computation of the Minkowski difference of convex polyhedra. The duality of the contributing vertices concept as well as the robustness and efficiency of our approaches motivate the development of a unified approach for the Minkowski addition and subtraction of arbitrary polyhedral, which will permit the morphological analysis of 3D meshes. Other areas such as medical imaging, robotics, geometry or chemistry may benefit from our approaches

Le Théorème des Quatre Couleurs, conjecturé en 1852 et prouvé en 1976, est à l'origine de l'étude des partitions des sommets de graphes peu denses. Il affirme que toute carte plane peut être coloriée avec au plus quatre couleurs différentes, de telle manière que deux régions qui partagent une frontière aient des couleurs différentes. Énoncé en terme de théorie des graphes, cela veut dire que tout graphe planaire, c'est à dire tout graphe qui peut être représenté dans le plan sans que deux arêtes ne se croisent, peut voir son ensemble de sommets partitionné en quatre ensembles tels que chacun de ces ensembles ne contient pas les deux extrémités d'une même arête. Une telle partition est appelée une coloration propre en quatre couleurs. Dans cette thèse, on s'intéresse à l'étude de la structure des graphes peu denses, selon différentes notions de densité. D'une part, on étudie les graphes planaires sans petits cycles, et d'autre part les graphes dont tous les sous-graphes ont un degré moyen peu élevé. Pour ces classes de graphes, on recherche tout d'abord le plus petit nombre de sommets à retirer pour obtenir une forêt, c'est à dire un graphe sans cycles. Cela peut être vu comme une partition des sommets du graphe en un ensemble induisant une forêt et un ensemble de sommets contenant au plus une fraction donnée des sommets du graphe. La motivation première de cette étude est une conjecture d'Albertson et Berman (1976) comme quoi tout graphe planaire admettrait une telle partition où la forêt contient au moins la moitié des sommets du graphe. Dans un second temps, on s'intéresse aux partitions des sommets de ces graphes en deux ensembles, tels que les sous-graphes induits par ces deux ensembles ont des propriétés particulières. Par exemple, ces sous-graphes peuvent être des graphes sans arêtes, des forêts, des graphes de degré borné, ou des graphes dont les composantes connexes ont un nombre borné de sommets. Ces partitions des sommets sont des extensions de la notion de coloration propre de graphe.On montre, pour différentes classes de graphes peu denses, que tous les graphes de ces classes admettent de telles partitions. On s'intéresse également aux aspect algorithmiques de la construction de telles partitions. / The study of vertex partitions of planar graphs was initiated by the Four Colour Theorem, which was conjectured in 1852, and proven in 1976. According to that theorem, one can colour the regions of any planar map by using only four colours, in such a way that any two regions sharing a border have distinct colours. In terms of graph theory, it can be reformulated this way: the vertex set of every planar graph, i.e. every graph that can be represented in the plane such that edges do not cross, can be partitioned into four sets such that no edge has its two endpoints in the same set. Such a partition is called a proper colouring of the graph.In this thesis, we look into the structure of sparse graphs, according to several notions of sparsity. On the one hand, we consider planar graphs with no small cycles, and on the other hand, we consider the graphs where every subgraph has bounded average degree.For these classes of graphs, we first look for the smallest number of vertices that can be removed such that the remaining graph is a forest, that is a graph with no cycles. That can be seen as a partition of the vertices of the graph into a set inducing a forest and a set with a bounded fraction of the vertices of the graph. The main motivation for this study is a the Albertson and Berman Conjecture (1976), which states that every planar graph admits an induced forest containing at least one half of its vertices.We also look into vertex partition of sparse graphs into two sets both inducing a subgraph with some specific prescribed properties. Exemples of such properties can be that they have no edges, or no cycles, that they have bounded degree, or that they have bounded components. These vertex partitions generalise the notion of proper colouring. We show, for different classes of sparse graphs, that every graph in those classes have some specific vertex partition. We also look into algorithmic aspects of these partitions.

La modélisation 3d automatique d'un environnement à partir d'images est un sujet toujours d'actualité en vision par ordinateur. Ce problème se résout en général en trois temps : déplacer une caméra dans la scène pour prendre la séquence d'images, reconstruire la géométrie, et utiliser une méthode de stéréo dense pour obtenir une surface de la scène. La seconde étape met en correspondances des points d'intérêts dans les images puis estime simultanément les poses de la caméra et un nuage épars de points 3d de la scène correspondant aux points d'intérêts. La troisième étape utilise l'information sur l'ensemble des pixels pour reconstruire une surface de la scène, par exemple en estimant un nuage de points dense.Ici nous proposons de traiter le problème en calculant directement une surface à partir du nuage épars de points et de son information de visibilité fournis par l'estimation de la géométrie. Les avantages sont des faibles complexités en temps et en espace, ce qui est utile par exemple pour obtenir des modèles compacts de grands environnements comme une ville. Pour cela, nous présentons une méthode de reconstruction de surface du type sculpture dans une triangulation de Delaunay 3d des points reconstruits. L'information de visibilité est utilisée pour classer les tétraèdres en espace vide ou matière. Puis une surface est extraite de sorte à séparer au mieux ces tétraèdres à l'aide d'une méthode gloutonne et d'une minorité de points de Steiner. On impose sur la surface la contrainte de 2-variété pour permettre des traitements ultérieurs classiques tels que lissage, raffinement par optimisation de photo-consistance ... Cette méthode a ensuite été étendue au cas incrémental : à chaque nouvelle image clef sélectionnée dans une vidéo, de nouveaux points 3d et une nouvelle pose sont estimés, puis la surface est mise à jour. La complexité en temps est étudiée dans les deux cas (incrémental ou non). Dans les expériences, nous utilisons une caméra catadioptrique bas coût et obtenons des modèles 3d texturés pour des environnements complets incluant bâtiments, sol, végétation ... Un inconvénient de nos méthodes est que la reconstruction des éléments fins de la scène n'est pas correcte, par exemple les branches des arbres et les pylônes électriques.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à différentes notions de colorations sous contraintes. Nous nous intéressons plus spécialement à la coloration acyclique, à la coloration forte d'arêtes et à la coloration d'arêtes sommets adjacents distinguants.Dans le Chapitre 2, nous avons étudié la coloration acyclique. Tout d'abord nous avons cherché à borner le nombre chromatique acyclique pour la classe des graphes de degré maximum borné. Ensuite nous nous sommes attardés sur la coloration acyclique par listes. La notion de coloration acyclique par liste des graphes planaires a été introduite par Borodin, Fon-Der Flaass, Kostochka, Raspaud et Sopena. Ils ont conjecturé que tout graphe planaire est acycliquement 5-liste coloriable. De notre côté, nous avons proposé des conditions suffisantes de 3-liste coloration acyclique des graphes planaires. Dans le Chapitre 3, nous avons étudié la coloration forte d'arêtes des graphes subcubiques en majorant l'indice chromatique fort en fonction du degré moyen maximum. Nous nous sommes également intéressés à la coloration forte d'arêtes des graphes subcubiques sans cycles de longueurs données et nous avons également obtenu une majoration optimale de l'indice chromatique fort pour la famille des graphes planaires extérieurs. Nous avons aussi présenté différents résultats de complexité pour la classe des graphes planaires subcubiques. Enfin, au Chapitre 4, nous avons abordé la coloration d'arêtes sommets adjacents distinguants en déterminant les majorations de l'indice avd-chromatique en fonction du degré moyen maximum. Notre travail s'inscrit dans la continuité de celui effectué par Wang et Wang en 2010. Plus précisément, nous nous sommes focalisés sur la famille des graphes de degré maximum au moins 5.

Considérons un graphe G = (V,E,w) non orienté dont les sommets sont pondérés et un entier k. Le problème à étudier consiste à la construction des algorithmes afin de déterminer le nombre minimum de nœuds qu’il faut enlever au graphe G pour que toutes les composantes connexes restantes contiennent chacune au plus k-sommets. Ce problème nous l’appelons problème de k-Séparateur et on désigne par k-séparateur le sous-ensemble recherché. Il est une généralisation du Vertex Cover qui correspond au cas k = 1 (nombre minimum de sommets intersectant toutes les arêtes du graphe) / Let G be a vertex-weighted undirected graph. We aim to compute a minimum weight subset of vertices whose removal leads to a graph where the size of each connected component is less than or equal to a given positive number k. If k = 1 we get the classical vertex cover problem. Many formulations are proposed for the problem. The linear relaxations of these formulations are theoretically compared. A polyhedral study is proposed (valid inequalities, facets, separation algorithms). It is shown that the problem can be solved in polynomial time for many special cases including the path, the cycle and the tree cases and also for graphs not containing some special induced sub-graphs. Some (k + 1)-approximation algorithms are also exhibited. Most of the algorithms are implemented and compared. The k-separator problem has many applications. If vertex weights are equal to 1, the size of a minimum k-separator can be used to evaluate the robustness of a graph or a network. Another application consists in partitioning a graph/network into different sub-graphs with respect to different criteria. For example, in the context of social networks, many approaches are proposed to detect communities. By solving a minimum k-separator problem, we get different connected components that may represent communities. The k-separator vertices represent persons making connections between communities. The k-separator problem can then be seen as a special partitioning/clustering graph problem