Cubes partiels : complétion, compression, plongement - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Partial cubes : completion, compression, embedding

Cubes partiels : complétion, compression, plongement

Résumé

Partial cubes (aka isometric subgraphs of hypercubes) are a fundamental class of metric graph theory. They comprise many important graph classes (trees, median graphs, tope graphs of complexes of oriented matroids, etc.), arising from different areas of research such as discrete geometry, combinatorics or geometric group theory. First, we investigate the structure of partial cubes of VC-dimension $2$. We show that those graphs can be obtained via amalgams from even cycles and full subdivisions of complete graphs. This decomposition allows us to obtain various characterizations. In particular, any partial cube can be completed to an ample partial cube of VC-dimension $2$. Then, we show that the tope graphs of oriented matroids and complexes of uniform oriented matroids can also be completed to ample partial cubes of the same VC-dimension. Using a result of Moran and Warmuth, we establish that those classes satisfy the conjecture of Floyd and Warmuth, one of the oldest open problems in computational machine learning. Particularly, they admit (improper labeled) compression schemes of size their VC-dimension. Next, we describe a proper labeled compression scheme of size $d$ for complexes of oriented matroids of VC-dimension $d$, generalizing the result of Moran and Warmuth for ample sets. Finally, we give a characterization via excluded pc-minors and via forbidden isometric subgraphs of partial cubes isometrically embedded into the grid $\mathbb{Z}^2$ and the cylinder $P_n \square C_{2k}$ for some $n$ and $k > 4$.
Les sous-graphes isométriques d'hypercubes (dit cubes partiels) constituent une classe centrale de la théorie métrique des graphes. Ils englobent des familles de graphes importantes (arbres, graphes médians, graphes de topes de complexes de matroïdes orientés, etc.), provenant de différents domaines de recherche, tels que la géométrie discrète, la combinatoire ou la théorie géométrique des groupes. Nous étudions tout d'abord la structure des cubes partiels de VC-dimension $2$. Nous montrons que ces graphes peuvent être obtenus par amalgamations à partir de cycles et de subdivisions entières des graphes complets. Cette décomposition nous permet d’obtenir diverses caractérisations. En particulier, tout cube partiel de VC-dimension $2$ peut être complété en cube partiel ample de VC-dimension $2$. Nous montrons ensuite que les graphes de topes des matroïdes orientés et des complexes de matroïdes orientés uniformes peuvent aussi être complétés en cubes partiels amples de même VC-dimension. En utilisant un résultat de Moran et Warmuth, nous établissons que ces classes vérifient la conjecture de Floyd et Warmuth, l'une des plus vielles conjectures en théorie de l'apprentissage. C'est-à-dire qu'elles admettent des schémas de compression (étiquetés non propres) de taille leur VC-dimension. Par la suite, nous décrivons un schéma de compression étiqueté propre de taille $d$ pour les complexes de matroïdes orientés de VC-dimension $d$, généralisant ainsi le résultat de Moran et Warmuth pour les amples. Enfin, nous fournissons une caractérisation par pc-mineurs exclus et par sous-graphes isométriques interdits des cubes partiels plongeables isométriquement dans la grille $\mathbb{Z}^2$ et dans le cylindre $P_n \square C_{2k}$ pour un certain $n$ et $k > 4$.
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Dates et versions

tel-03581541 , version 1 (19-02-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03581541 , version 1

Citer

Manon Philibert. Cubes partiels : complétion, compression, plongement. Mathématique discrète [cs.DM]. Aix-Marseille Universite, 2021. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03581541⟩
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