The snake-in-the-box problem in graph theory and computer science deals with finding a certain kind of path along the edges of a hypercube. This path starts at one corner and travels along the edges to as many corners as it can reach. After it gets to a new corner, the previous corner and all of its neighbors must be marked as unusable. The path should never travel to a corner which has been marked unusable.
In other words, a snake is a connected open path in the hypercube where each node connected with path, with the exception of the head (start) and the tail (finish), it has exactly two neighbors that are also in the snake. The head and the tail each have only one neighbor in the snake. The rule for generating a snake is that a node in the hypercube may be visited if it is connected to the current node and it is not a neighbor of any previously visited node in the snake, other than the current node.
In graph theory terminology, this is called finding the longest possible induced path in a hypercube; it can be viewed as a special case of the induced subgraph isomorphism problem. There is a similar problem of finding long induced cycles in hypercubes, called the coil-in-the-box problem.
The snake-in-the-box problem was first described by , motivated by the theory of error-correcting codes. The vertices of a solution to the snake or coil in the box problems can be used as a Gray code that can detect single-bit errors. Such codes have applications in electrical engineering, coding theory, and computer network topologies. In these applications, it is important to devise as long a code as is possible for a given dimension of hypercube. The longer the code, the more effective are its capabilities.
Finding the longest snake or coil becomes notoriously difficult as the dimension number increases and the search space suffers a serious combinatorial explosion. Some techniques for determining the upper and lower bounds for the snake-in-the-box problem include proofs using discrete mathematics and graph theory, exhaustive search of the search space, and heuristic search utilizing evolutionary techniques.
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Les hypercubes, ou n-cubes, forment une famille de graphes. Dans un hypercube , chaque sommet porte une étiquette de longueur sur un alphabet , et deux sommets sont adjacents si leurs étiquettes ne diffèrent que d'un symbole. C'est le graphe squelette de l'hypercube, un polytope n-dimensionnel, généralisant la notion de carré (n = 2) et de cube (n = 3). Dans les années 1980, des ordinateurs furent réalisés avec plusieurs processeurs connectés selon un hypercube : chaque processeur traite une partie des données et ainsi les données sont traitées par plusieurs processeurs à la fois, ce qui constitue un calcul parallèle.
In the mathematical field of graph theory, an induced subgraph of a graph is another graph, formed from a subset of the vertices of the graph and all of the edges (from the original graph) connecting pairs of vertices in that subset. Formally, let be any graph, and let be any subset of vertices of G. Then the induced subgraph is the graph whose vertex set is and whose edge set consists of all of the edges in that have both endpoints in . That is, for any two vertices , and are adjacent in if and only if they are adjacent in .
Dans un graphe non orienté, une chaîne reliant à , notée , est définie par une suite finie d'arêtes consécutives, reliant à . La notion correspondante dans les graphes orientés est celle de chemin. Une chaîne élémentaire est une chaîne ne passant pas deux fois par un même sommet, c'est-à-dire dont tous les sommets sont distincts. Une chaîne simple est une chaîne ne passant pas deux fois par une même arête, c'est-à-dire dont toutes les arêtes sont distinctes. Un cycle est une chaîne simple dont les deux extrémités sont identiques.