scholarly journals Enumerating alternating tree families

2008 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AJ,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Markus Kuba ◽  
Alois Panholzer
Keyword(s):  
Nous Obtenons ◽  
Asymptotic Results ◽  
Root Node ◽  
Ordered Trees ◽  
Exponential Generating Function ◽  
Random Node ◽  
Enumeration Problems ◽  
International Audience ◽  
Nous Examinons ◽  
Labelled Trees

International audience We study two enumeration problems for $\textit{up-down alternating trees}$, i.e., rooted labelled trees $T$, where the labels $ v_1, v_2, v_3, \ldots$ on every path starting at the root of $T$ satisfy $v_1 < v_2 > v_3 < v_4 > \cdots$. First we consider various tree families of interest in combinatorics (such as unordered, ordered, $d$-ary and Motzkin trees) and study the number $T_n$ of different up-down alternating labelled trees of size $n$. We obtain for all tree families considered an implicit characterization of the exponential generating function $T(z)$ leading to asymptotic results of the coefficients $T_n$ for various tree families. Second we consider the particular family of up-down alternating labelled ordered trees and study the influence of such an alternating labelling to the average shape of the trees by analyzing the parameters $\textit{label of the root node}$, $\textit{degree of the root node}$ and $\textit{depth of a random node}$ in a random tree of size $n$. This leads to exact enumeration results and limiting distribution results. Nous étudions deux problèmes de dénombrement d'$\textit{arbres alternés haut-bas}$ : par définition, ce sont des arbres munis d'une racine et tels que, pour tout chemin partant de la racine, les valeurs $v_1,v_2,v_3,\ldots$ associées aux nœuds du chemin satisfont la chaîne d'inégalités $v_1 < v_2 > v_3 < v_4 > \cdots$. D'une part, nous considérons diverses familles d'arbres intéressantes du point de vue de l'analyse combinatoire (comme les arbres de Motzkin, les arbres non ordonnés, ordonnés et $d$-aires) et nous étudions pour chaque famille le nombre total $T_n$ d'arbres alternés haut-bas de taille $n$. Nous obtenons pour toutes les familles d'arbres considérées une caractérisation implicite de la fonction génératrice exponentielle $T(z)$. Cette caractérisation nous renseigne sur le comportement asymptotique des coefficients $T_n$ de plusieurs familles d'arbres. D'autre part, nous examinons le cas particulier de la famille des arbres ordonnés : nous étudions l'influence de l'étiquetage alterné haut-bas sur l'allure générale de ces arbres en analysant trois paramètres dans un arbre aléatoire (valeur de la racine, degré de la racine et profondeur d'un nœud aléatoire). Nous obtenons alors des résultats en terme de distribution limite, mais aussi de dénombrement exact.

scholarly journals Sorting using complete subintervals and the maximum number of runs in a randomly evolving sequence: Extended abstract.

2007 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AH,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Svante Janson
Keyword(s):  
Order Term ◽  
Combinatorial Problem ◽  
Random Order ◽  
Priority Queues ◽  
Sorting Algorithm ◽  
Asymptotic Results ◽  
First Order ◽  
Asymptotically Normal ◽  
International Audience ◽  
Space Requirements

International audience We study the space requirements of a sorting algorithm where only items that at the end will be adjacent are kept together. This is equivalent to the following combinatorial problem: Consider a string of fixed length n that starts as a string of 0's, and then evolves by changing each 0 to 1, with the n changes done in random order. What is the maximal number of runs of 1's? We give asymptotic results for the distribution and mean. It turns out that, as in many problems involving a maximum, the maximum is asymptotically normal, with fluctuations of order $n^{1/2}$, and to the first order well approximated by the number of runs at the instance when the expectation is maximized, in this case when half the elements have changed to 1; there is also a second order term of order $n^{1/3}$. We also treat some variations, including priority queues and sock-sorting.

DEPTH AND PATH LENGTH OF HEAP ORDERED TREES

1996 ◽  
Vol 07 (03) ◽  
pp. 293-299 ◽  
Author(s):  
HELMUT PRODINGER
Keyword(s):  
General Theory ◽  
Path Length ◽  
Ad Hoc ◽  
Point Of View ◽  
Plane Tree ◽  
Ordered Trees ◽  
Natural Concept ◽  
Random Node ◽  
Ordered Tree

A heap ordered tree of size n is a planted plane tree together with a bijection from the nodes to the set {1,…,n} which is monotonically increasing when going from the root to the leaves. In a recent paper by Chen and Ni, the expectation and the variance of the depth of a random node in a random heap ordered tree of size n was considered. Here, we give additional results concerning level polynomials. From a historical point of view, we trace these trees back to an earlier paper by Prodinger and Urbanek and find formulae that are proved in the paper by Chen and Ni by ad hoc computations already in a classic book by Greene and Knuth. Also, we mention that a paper by Bergeron, Flajolet and Salvy develops a more general theory of increasing trees, based on simply generated families of trees. Furthermore we consider the path length which is a natural concept when dealing with the depth. Expectation and variance are obtained, both explicitly and asymptotically.

scholarly journals The Hodge Structure of the Coloring Complex of a Hypergraph (Extended Abstract)

2010 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AN,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Sarah C Rundell ◽  
Jane H Long
Keyword(s):  
Euler Characteristic ◽  
Homology Group ◽  
Hodge Structure ◽  
Hodge Decomposition ◽  
Simple Graph ◽  
Absolute Value ◽  
International Audience ◽  
The Absolute ◽  
Nous Examinons ◽  
Coloring Complex

International audience Let $G$ be a simple graph with $n$ vertices. The coloring complex$ Δ (G)$ was defined by Steingrímsson, and the homology of $Δ (G)$ was shown to be nonzero only in dimension $n-3$ by Jonsson. Hanlon recently showed that the Eulerian idempotents provide a decomposition of the homology group $H_{n-3}(Δ (G))$ where the dimension of the $j^th$ component in the decomposition, $H_{n-3}^{(j)}(Δ (G))$, equals the absolute value of the coefficient of $λ ^j$ in the chromatic polynomial of $G, _{\mathcal{χg}}(λ )$. Let $H$ be a hypergraph with $n$ vertices. In this paper, we define the coloring complex of a hypergraph, $Δ (H)$, and show that the coefficient of $λ ^j$ in $χ _H(λ )$ gives the Euler Characteristic of the $j^{th}$ Hodge subcomplex of the Hodge decomposition of $Δ (H)$. We also examine conditions on a hypergraph, $H$, for which its Hodge subcomplexes are Cohen-Macaulay, and thus where the absolute value of the coefficient of $λ ^j$ in $χ _H(λ )$ equals the dimension of the $j^{th}$ Hodge piece of the Hodge decomposition of $Δ (H)$. Soit $G$ un graphe simple à n sommets. Le complexe de coloriage $Δ (G)$ a été défini par Steingrímsson et Jonsson a prouvé que l'homologie de $Δ (G)$ est non nulle seulement en dimension $n-3$. Hanlon a récemment prouvé que les idempotents eulériens fournissent une décomposition du groupe d'homologie $H_{n-3}(Δ (G))$ où la dimension de la $j^e$ composante dans la décomposition de $H_{n-3}^{(j)}(Δ (G))$ est égale à la valeur absolue du coefficient de $λ ^j$ dans le polynôme chromatique de $G, _{\mathcal{χg}}(λ )$ . Soit H un hypergraphe à $n$ sommets. Dans ce texte, nous définissons le complexe de coloration d'un hypergraphe $Δ (H)$ et nous prouvons que le coefficient de $λ ^j$ dans $χ _H(λ )$ donne la caractéristique d'Euler du $j^e$ sous-complexe de Hodge dans la décomposition de Hodge de Δ (H). Nous examinons également des conditions sur un hypergraphe H pour lesquelles les sous-complexes de Hodge sont Cohen-Macaulay. Ainsi la valeur absolue du coefficient de $λ ^j$ in $χ _H(λ )$ est égale à la dimension du $j^e$sous-complexe de Hodge dans la décomposition de Hodge de $Δ (H)$.

scholarly journals Word equations in a uniquely divisible group

2010 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AN,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Christopher J. Hillar ◽  
Lionel Levine ◽  
Darren Rhea
Keyword(s):  
Positive Integer ◽  
Complete Classification ◽  
Irreducible Factor ◽  
Nous Obtenons ◽  
Nous Pensons ◽  
Word Equation ◽  
Nous Montrons ◽  
Finite Word ◽  
Word Equations ◽  
International Audience

International audience We study equations in groups $G$ with unique $m$-th roots for each positive integer $m$. A word equation in two letters is an expression of the form$ w(X,A) = B$, where $w$ is a finite word in the alphabet ${X,A}$. We think of $A,B ∈G$ as fixed coefficients, and $X ∈G$ as the unknown. Certain word equations, such as $XAXAX=B$, have solutions in terms of radicals: $X = A^-1/2(A^1/2BA^1/2)^1/3A^-1/2$, while others such as $X^2 A X = B$ do not. We obtain the first known infinite families of word equations not solvable by radicals, and conjecture a complete classification. To a word w we associate a polynomial $P_w ∈ℤ[x,y]$ in two commuting variables, which factors whenever $w$ is a composition of smaller words. We prove that if $P_w(x^2,y^2)$ has an absolutely irreducible factor in $ℤ[x,y]$, then the equation $w(X,A)=B$ is not solvable in terms of radicals. Nous étudions des équations dans les groupes $G$ avec les $m$-th racines uniques pour chaque nombre entier positif m. Une équation de mot dans deux lettres est une expression de la forme $w(X, A) = B$, où $w$ est un mot fini dans l'alphabet ${X, A}$. Nous pensons $A, B ∈G$ en tant que coefficients fixes, et $X ∈G$ en tant que inconnu. Certaines équations de mot, telles que $XAXAX=B$, ont des solutions en termes de radicaux: $X = A^-1/2(A^1/2BA^1/2)^1/3A^-1/2$, alors que d'autres tel que $X^2 A X = B$ ne font pas. Nous obtenons les familles infinies d'abord connues des équations de mot non solubles par des radicaux, et conjecturons une classification complété. Á un mot $w$ nous associons un polynôme $P_w ∈ℤ[x, y]$ dans deux variables de permutation, qui factorise toutes les fois que $w$ est une composition de plus petits mots. Nous montrons que si $P_w(x^2, y^2)$ a un facteur absolument irréductible dans $ℤ[x, y]$, alors l'équation $w(X, A)=B$ n'est pas soluble en termes de radicaux.

scholarly journals Numerical Studies of the Asymptotic Height Distribution in Binary Search Trees

2003 ◽  
Vol Vol. 6 no. 1 ◽  
Author(s):  
Charles Knessl
Keyword(s):  
Integral Equation ◽  
Binary Search ◽  
Linear Integral Equation ◽  
Height Distribution ◽  
Binary Search Trees ◽  
Search Trees ◽  
Asymptotic Results ◽  
Numerical Studies ◽  
International Audience ◽  
Linear Integral

International audience We study numerically a non-linear integral equation that arises in the study of binary search trees. If the tree is constructed from n elements, this integral equation describes the asymptotic (as n→∞) distribution of the height of the tree. This supplements some asymptotic results we recently obtained for the tails of the distribution. The asymptotic height distribution is shown to be unimodal with highly asymmetric tails.

scholarly journals Constellations and multicontinued fractions: application to Eulerian triangulations

2012 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AR,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Marie Albenque ◽  
Jérémie Bouttier
Keyword(s):  
Generating Function ◽  
Nous Obtenons ◽  
Hankel Determinants ◽  
Combinatorial Derivation ◽  
International Audience ◽  
Comme Application

International audience We consider the problem of enumerating planar constellations with two points at a prescribed distance. Our approach relies on a combinatorial correspondence between this family of constellations and the simpler family of rooted constellations, which we may formulate algebraically in terms of multicontinued fractions and generalized Hankel determinants. As an application, we provide a combinatorial derivation of the generating function of Eulerian triangulations with two points at a prescribed distance. Nous considérons le problème du comptage des constellations planaires à deux points marqués à distance donnée. Notre approche repose sur une correspondance combinatoire entre cette famille de constellations et celle, plus simple, des constellations enracinées. La correspondance peut être reformulée algébriquement en termes de fractions multicontinues et de déterminants de Hankel généralisés. Comme application, nous obtenons par une preuve combinatoire la série génératrice des triangulations eulériennes à deux points marqués à distance donnée.

scholarly journals Linear coefficients of Kerov's polynomials: bijective proof and refinement of Zagier's result

2010 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AN,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Valentin Féray ◽  
Ekaterina A. Vassilieva
Keyword(s):  
Stirling Numbers ◽  
Algebraic Methods ◽  
Combinatorial Proof ◽  
Nous Obtenons ◽  
Long Cycle ◽  
Bijective Proof ◽  
International Audience

International audience We look at the number of permutations $\beta$ of $[N]$ with $m$ cycles such that $(1 2 \ldots N) \beta^{-1}$ is a long cycle. These numbers appear as coefficients of linear monomials in Kerov's and Stanley's character polynomials. D. Zagier, using algebraic methods, found an unexpected connection with Stirling numbers of size $N+1$. We present the first combinatorial proof of his result, introducing a new bijection between partitioned maps and thorn trees. Moreover, we obtain a finer result, which takes the type of the permutations into account. Nous étudions le nombre de permutations $\beta$ de $[N]$ avec $m$ cycles telles que $(1 2 \ldots N) \beta^{-1}$ a un seul cycle. Ces nombres apparaissent en tant que coefficients des monômes linéaires des polynômes de Kerov et de Stanley. À l'aide de méthodes algébriques, D. Zagier a trouvé une connexion inattendue avec les nombres de Stirling de taille $N+1$. Nous présentons ici la première preuve combinatoire de son résultat, en introduisant une nouvelle bijection entre des cartes partitionnées et des arbres épineux. De plus, nous obtenons un résultat plus fin, prenant en compte le type des permutations.

scholarly journals A categorification of the chromatic symmetric polynomial

2015 ◽  
Vol DMTCS Proceedings, 27th... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Radmila Sazdanović ◽  
Martha Yip
Keyword(s):  
Symmetric Function ◽  
Symmetric Polynomial ◽  
Chromatic Polynomial ◽  
Khovanov Homology ◽  
Symmetric Polynomials ◽  
Nous Obtenons ◽  
Combinatorial Properties ◽  
International Audience ◽  
Chromatic Symmetric Function ◽  
Frobenius Series

International audience The Stanley chromatic polynomial of a graph $G$ is a symmetric function generalization of the chromatic polynomial, and has interesting combinatorial properties. We apply the ideas of Khovanov homology to construct a homology $H$<sub>*</sub>($G$) of graded $S_n$-modules, whose graded Frobenius series $Frob_G(q,t)$ reduces to the chromatic symmetric function at $q=t=1$. We also obtain analogues of several familiar properties of the chromatic symmetric polynomials in terms of homology. Le polynôme chromatique symétrique d’un graphe $G$ est une généralisation par une fonction symétrique du polynôme chromatique, et possède des propriétés combinatoires intéressantes. Nous appliquons les techniques de l’homologie de Khovanov pour construire une homologie $H$<sub>*</sub>($G$) de modules gradués $S_n$, dont la série bigraduée de Frobeniusse $Frob_G(q,t)$ réduit au polynôme chromatique symétrique à $q=t=1$. Nous obtenons également des analogies pour plusieurs propriétés connues des polynômes chromatiques en termes d’homologie.

scholarly journals Some combinatorial identities involving noncommuting variables

2015 ◽  
Vol DMTCS Proceedings, 27th... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Michael Schlosser ◽  
Meesue Yoo
Keyword(s):  
Functional Equations ◽  
Stirling Numbers ◽  
Combinatorial Identities ◽  
Weight Functions ◽  
Nous Proposons ◽  
Nous Obtenons ◽  
Exponential Functions ◽  
Rook Theory ◽  
International Audience ◽  
Nous Utilisons

International audience We derive combinatorial identities for variables satisfying specific sets of commutation relations. The identities thus obtained extend corresponding ones for $q$-commuting variables $x$ and $y$ satisfying $yx=qxy$. In particular, we obtain weight-dependent binomial theorems, functional equations for generalized exponential functions, we propose a derivative of noncommuting variables, and finally utilize one of the considered weight functions to extend rook theory. This leads us to an extension of the $q$-Stirling numbers of the second kind, and of the $q$-Lah numbers. Nous obtenons des identités combinatoires pour des variables satisfaisant des ensembles spécifiques de relations de commutation. Ces identités ainsi obtenues généralisent leurs analogues pour des variables $q$-commutantes $x$ et $y$ satisfaisant $yx=qxy$. En particulier, nous obtenons des théorèmes binomiaux dépendant du poids, des équations fonctionnelles pour les fonctions exponentielles généralisées, nous proposons une dérivée des variables non-commutatives, et finalement nous utilisons l’une des fonctions de poids considérées pour étendre la théorie des tours. Nous en déduisons une généralisation des $q$-nombres de Stirling de seconde espèce et des $q$-nombres de Lah.

scholarly journals The enumeration of fully commutative affine permutations

2011 ◽  
Vol DMTCS Proceedings vol. AO,... (Proceedings) ◽  
Author(s):  
Christopher R. H. Hanusa ◽  
Brant C. Jones
Keyword(s):  
Generating Function ◽  
Generating Functions ◽  
Nous Obtenons ◽  
Full Version ◽  
International Audience ◽  
Affine Permutations ◽  
Fixed Rank

International audience We give a generating function for the fully commutative affine permutations enumerated by rank and Coxeter length, extending formulas due to Stembridge and Barcucci–Del Lungo–Pergola–Pinzani. For fixed rank, the length generating functions have coefficients that are periodic with period dividing the rank. In the course of proving these formulas, we obtain results that elucidate the structure of the fully commutative affine permutations. This is a summary of the results; the full version appears elsewhere. Nous présentons une fonction génératrice qui énumère les permutations affines totalement commutatives par leur rang et par leur longueur de Coxeter, généralisant les formules dues à Stembridge et à Barcucci–Del Lungo–Pergola–Pinzani. Pour un rang précis, les fonctions génératrices ont des coefficients qui sont périodiques de période divisant leur rang. Nous obtenons des résultats qui expliquent la structure des permutations affines totalement commutatives. L'article dessous est un aperçu des résultats; la version complète appara\^ıt ailleurs.

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