Algorithmic aspects of graph colourings heuristics

A proper colouring of a graph is a function that assigns a colour to each vertex with the restriction that adjacent vertices are assigned with distinct colours. Proper colourings are a natural model for many problems, like scheduling, frequency assignment and register allocation. The problem of finding a proper colouring of a graph with the minimum number of colours is a well-known NP-hard problem. In this thesis we study the Grundy number and the b-chromatic number of graphs, two parameters that evaluate some heuristics for finding proper colourings. We start by giving the state of the art of the results about these parameters. Then, we show that the problem of determining the Grundy number of bipartite or chordal graphs is NP-hard, but it is solvable in polynomial time for P5-free bipartite graphs. After, we show that the problem of determining the b-chromatic number of a chordal distance-hereditary graph is NP-hard, and we give polynomial-time algorithms for some subclasses of block graphs, complement of bipartite graphs and P4-sparse graphs. We also consider the fixed-parameter tractability of determining the Grundy number and the b-chromatic number, and in particular we show that deciding if the Grundy number (or the b-chromatic number) of a graph G is at least |V(G)| - k admits an FPT algorithm when k is the parameter. Finally, we consider the computational complexity of many problems related to comparing the b-chromatic number and the Grundy number with various other related parameters of a graph.; Une coloration propre d'un graphe est une fonction qui attribue une couleur à chaque sommet du graphe avec la restriction que 2 sommets voisins ont des couleurs distinctes. Les colorations propres permettent de modéliser des problèmes d'ordonnancement, d'allocation de fréquences ou de registres. Le problème de trouver une coloration propre d'un graphe qui minimise le nombre de couleurs est un problème NP-difficile très connu. Dans cette thèse, nous étudions le nombre de Grundy et le nombre b-chromatique des graphes, deux paramètres qui permettent d'évaluer quelques heuristiques pour le problème de la coloration propre. Nous commençons par dresser un état de l'art des résultats sur ces deux paramètres. Puis, nous montrons que déterminer le nombre de Grundy est NP-difficile sur les graphes bipartis ou cordaux mais polynomial sur le graphes sans P5 bipartis. Ensuite, nous montrons que déterminer le nombre b-chromatique est NP-difficile pour un graphe cordal et distance-héréditaire, et nous donnons des algorithmes polynomiaux pour certaines sous-classes de graphes blocs, complémentaires des graphes bipartis et P4-sparses. Nous considérons également la complexité à paramètre fixé de déterminer le nombre de Grundy (resp. nombre b-chromatique) et en particulier, nous montrons que décider si le nombre de Grundy (ou le nombre b-chromatique) d'un graphe G est au moins |V(G)| - k admet un algorithme FPT lorsque k est le paramètre. Enfin, nous considérons la complexité de nombreux problèmes liés à la comparaison du nombre de Grundy et nombre b-chromatique avec divers autres paramètres d'un graphe.