Logical transductions provide a very useful tool to encode classes of structures inside other classes of structures, and several important class properties can be defined in terms of transductions. In this paper we study first-order (FO) transductions and the quasiorder they induce on infinite classes of finite graphs. Surprisingly, this quasiorder is very complex, though shaped by the locality properties of first-order logic. This contrasts with the conjectured simplicity of the monadic second order (MSO) transduction quasiorder. We first establish a local normal form for FO transductions, which is of independent interest. This normal form allows to prove, among other results, that the local variants of (monadic) stability and (monadic) dependence are equivalent to their non-local versions. Then we prove that the quotient partial order is a bounded distributive join-semilattice, and that the subposet of additive classes is also a bounded distributive join-semilattice. We characterize transductions of paths, cubic graphs, and cubic trees in terms of bandwidth, bounded degree, and treewidth. We establish that the classes of all graphs with pathwidth at most $k$, for $k\geq 1$ form a strict hierarchy in the FO transduction quasiorder and leave open whether the same holds for the classes of all graphs with treewidth at most $k$. We identify the obstructions for a class to be a transduction of a class with bounded degree, leading to an interesting transduction duality formulation. Eventually, we discuss a notion of dense analogs of sparse transduction-preserved class properties, and propose several related conjectures.
翻译:逻辑转换提供了一种非常有用的工具, 用于将其他结构类别内部的结构分类编码, 并且可以用移植来定义一些重要的等级属性。 在本文中, 我们研究一阶( FO) 移植及其在无限的限定图表类别中诱发的准顺序。 令人惊讶的是, 这个准顺序非常复杂, 虽然是由一阶逻辑的定位特性所决定的。 这与所推测的月阶第二顺序( MSO) 移植准顺序的简单性形成对照。 我们首先为FO 移植建立一个本地的正常格式, 这是独立感兴趣的。 这种正常的形态可以证明, 除其他结果外, (mona) 移植和( monadi) 的本地变异性( ) 等于其非本地化的图表。 然后我们证明, 这个半调的偏异性顺序是受约束的组合组合组合组合。 添加级的子类的分解也是一种约束的组合组合式组合。 我们用路径转换、 立方图和立值的立值树 级的直径级, 度 度 度 度 度 度, 度 度 方向 方向 方向 和 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 的 方向 方向 方向 方向 和 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 的 的 方向 方向 的 方向 的 的 的 的 方向 方向 方向 的 的 方向 方向 的 的 的 的 方向 的 的 的 的 的 的 的 的 的 方向 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 和 的 的 的 的 的 直形 的 的 的