Graph exploration is one of the fundamental tasks performed by a mobile agent in a graph. An $n$-node graph has unlabeled nodes, and all ports at any node of degree $d$ are arbitrarily numbered $0,\dots, d-1$. A mobile agent, initially situated at some starting node $v$, has to visit all nodes of the graph and stop. In the absence of any initial knowledge of the graph the task of deterministic exploration is often impossible. On the other hand, for some families of graphs it is possible to design deterministic exploration algorithms working for any graph of the family. We call such families of graphs {\em explorable}. Examples of explorable families are all finite families of graphs, as well as the family of all trees. In this paper we study the problem of which families of graphs are explorable. We characterize all such families, and then ask the question whether there exists a universal deterministic algorithm that, given an explorable family of graphs, explores any graph of this family, without knowing which graph of the family is being explored. The answer to this question turns out to depend on how the explorable family is given to the hypothetical universal algorithm. If the algorithm can get the answer to any yes/no question about the family, then such a universal algorithm can be constructed. If, on the other hand, the algorithm can be only given an algorithmic description of the input explorable family, then such a universal deterministic algorithm does not exist.


翻译:图探索是图中移动代理执行的基本任务之一。 一个 $n$-节点图有一个没有标签的节点,并且任何度数为 $d$ 的节点的所有端口都会被随机编号 $0, \ldots, d-1$。 一个移动代理,最初位于某个起始节点 $v$,必须访问图中的所有节点并停止。在没有任何关于图的初始知识的情况下,确定性探索任务通常是不可能的。另一方面,对于某些图族,可以设计出在图族的任何图中工作的确定性探索算法。我们称这样的图族为可探索的。可探索的图族的示例包括所有有限图族,以及所有树的族。在本文中,我们研究了哪些图族是可探索的问题。我们表征了所有这些族,然后提出问题,即是否存在一种通用的确定性算法,它可以在不知道哪个图的情况下探索任何给定的可探索图族中的图。这个问题的答案取决于可探索的族如何提供给假设的通用算法。如果算法可以回答有关该族的任何是/否问题,则可以构造这样的通用算法。另一方面,如果算法只能获得输入可探索族的算法描述,则不存在这样的通用确定性算法。

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