ฟังก์ชั่นที่น่าสนใจบนกราฟที่สามารถขยายให้ใหญ่สุดได้อย่างมีประสิทธิภาพ


10

บอกว่าฉันมีกราฟถ่วงน้ำหนักดังนั้นคือฟังก์ชันการถ่วงน้ำหนัก - โปรดทราบว่าอนุญาตให้น้ำหนักเชิงลบได้w : E [ - 1 , 1 ]G=(V,E,w)w:E[1,1]

บอกได้เลยว่ากำหนดคุณสมบัติของเซตของจุดใด ๆV S V:2VRSV

หาเรื่องสูงสุดSV(S)

ตัวอย่างเช่นฟังก์ชันตัดกราฟ เป็นคุณสมบัติที่น่าสนใจของชุดย่อย ของจุดยอด แต่ไม่สามารถขยายให้ใหญ่สุดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ฟังก์ชั่นความหนาแน่นของขอบเป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของคุณสมบัติที่น่าสนใจที่อนิจจาไม่สามารถขยายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ฉันกำลังมองหาฟังก์ชั่นที่น่าสนใจไม่แพ้กัน แต่สามารถขยายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

(S)=Σ(ยู,โวลต์)E:ยูS,โวลต์SW((ยู,โวลต์))

ฉันจะให้คำจำกัดความของ "น่าสนใจ" ค่อนข้างคลุมเครือ แต่ฉันต้องการให้ปัญหาการทำให้เกิดประโยชน์สูงสุดนั้นไม่ใช่เรื่องไร้สาระ ตัวอย่างเช่นคุณไม่ควรกำหนดคำตอบโดยไม่ตรวจสอบที่ขอบของกราฟ (ฟังก์ชันคงที่และฟังก์ชัน cardinality ไม่น่าสนใจ) มันไม่ควรเป็นเช่นนั้นว่าเป็นเพียงแค่การเข้ารหัสฟังก์ชั่นอื่น ๆ ด้วยโดเมนขนาด polynomially โดยการใส่ลงในโดเมน (เช่นฉันไม่ต้องการให้มีโดเมนขนาดเล็กและฟังก์ชันบางส่วนรู้จักก่อนที่จะดูกราฟเช่นว่าฟังก์ชันที่น่าสนใจคือและ2 V X m : 2 SX g : X R f ( S ) = g ( m ( S ) )2VXม.:2SXก.:XR(S)=ก.(ม.(S)) หากเป็นกรณีนี้ปัญหา "การขยายใหญ่สุด" เป็นเพียงคำถามของการประเมินฟังก์ชันในอินพุตทั้งหมด)

แก้ไข: จริงที่บางครั้งปัญหาการย่อขนาดนั้นง่ายถ้าคุณเพิกเฉยน้ำหนักขอบ (แม้ว่าจะไม่ทำให้ฟังก์ชั่นการตัดลดลง แต่ฉันสนใจปัญหาการขยายใหญ่สุดอย่างชัดเจน มันไม่ได้กลายเป็นปัญหาของปัญหาถ่วงน้ำหนักตามธรรมชาติในการตั้งค่านี้


คุณมีตัวอย่างของฟังก์ชั่นดังกล่าวหรือไม่?
Yaroslav Bulatov

ไม่ดังนั้นคำถาม :-)
Aaron Roth

อาโอเค. ความประทับใจของฉันที่ฟังก์ชั่นที่สามารถขยายให้ใหญ่สุดได้อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับกราฟทั้งหมดจะต้องไม่น่าสนใจ แต่อาจมีฟังก์ชั่นที่น่าสนใจที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับชุดกราฟที่ถูก จำกัด ตัวอย่างเช่นสำหรับกราฟระนาบฟังก์ชันที่น่าสนใจบางอย่างสามารถขยายได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดในขณะที่ฟังก์ชันที่น่าสนใจอื่น ๆ ยังไม่มีอัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพ
Yaroslav Bulatov

ฉันยินดีที่จะเห็นคำตอบเกี่ยวกับผลลัพธ์ของคลาสของกราฟที่ จำกัด หากเราไม่สามารถนึกถึงฟังก์ชันที่น่าสนใจใด ๆ ที่สามารถขยายให้ใหญ่สุดในกราฟทั้งหมดได้
Aaron Roth

นี่ไม่ควรเป็น CW หรือ เราสามารถสร้างตัวอย่างมากมายโดยพลการและไม่ว่าจะเป็น "น่าสนใจ" เป็นเรื่องส่วนตัวหรือไม่
Jukka Suomela

คำตอบ:


5

เมื่อใดก็ตามที่นับจำนวนของขอบตามเงื่อนไขของบูลีนที่กำหนดไว้ในรูปของและสิ่งที่คุณเขียนคือบูลีน 2-CSP ฟังก์ชั่นวัตถุประสงค์ขอให้เพิ่มจำนวนของข้อที่พอใจมากกว่าการกำหนดทั้งหมดให้กับตัวแปร สิ่งนี้เป็นที่รู้จักกันว่า NP-hard และค่าความแข็งที่แน่นอนนั้นยังรู้จักกันในชื่อ UGC (ดู Raghavendra'08)( u , v ) u S v Sf(S)(ยู,โวลต์)uSvS

มีตัวอย่างที่เป็นไปตามธรรมชาติมากมายเมื่อคุณต้องการขยายให้กว้างกว่าขอบชุดย่อยเช่นการจับคู่สูงสุดเป็นตัวอย่างหนึ่งของปัญหาเวลาพหุนามในกรณีนี้


นี่เป็นข้อสังเกตที่ดีที่จะจัดการกับปัญหาทางธรรมชาติของประเภทนี้
Aaron Roth

2

ฉากกั้นแบ่งส่วน / สีอ่อน 2 สี

(ในกรณีนี้ถ้าแต่ละv Sมีเพื่อนบ้านในV Sและในทางกลับกันมิฉะนั้นf ( S ) = 0การแก้ปัญหาด้วยf ( S ) = 1จะมีอยู่เสมอหากไม่มีตัวแยก โหนดและสามารถพบได้ง่ายในเวลาพหุนาม)f(S)=1vSVSf(S)=0f(S)=1


1

การตัดขั้นต่ำ (โดยเฉพาะการตัดจุดยอด)

(ในกรณีนี้จะเป็นดังนี้: 0 ถ้าการลบโหนดในชุดSไม่ได้แบ่งพาร์ติชันGอย่างน้อยสององค์ประกอบและ| V | - | S |มิฉะนั้นจากนั้นการเพิ่มfเท่ากับการหาการตัดขั้นต่ำ ซึ่งสามารถทำได้ในเวลาพหุนาม)fSG|V||S|f

คุณยังสามารถกำหนดฟังก์ชั่นที่คล้ายกันซึ่งสอดคล้องกับการตัดขอบขั้นต่ำ

(ตัวอย่างเช่นคือ 0 ถ้าS = หรือS = Vมิฉะนั้นจะเป็น| E | - | X |โดยที่Xคือชุดของขอบที่มีจุดปลายด้านหนึ่งในSและอีกจุดสิ้นสุดในV เอส .)f(S)S=S=V|E||X|XSVS


ตกลง แต่นี่เป็นปัญหาการย่อขนาดให้เล็กที่สุดซึ่งมักจะง่ายขึ้นเมื่อคุณไม่สนใจน้ำหนักขอบ (โปรดทราบว่าหากคุณคำนึงถึงน้ำหนักขอบเนื่องจากฉันระบุว่าเราอาจมีน้ำหนักติดลบการตัดขั้นต่ำก็เป็นปัญหาที่ยากเช่นกัน) ฉันจะพยายามแก้ไขคำถามเพื่อเน้นจุดนี้
Aaron Roth

1

ชุดอิสระสูงสุด

(นี่ = จำนวนโหนดในSที่ไม่ได้อยู่ติดกับโหนดอื่น ๆ ในS + จำนวนโหนดในV Sที่อยู่ติดกับโหนดในS Iff Sเป็นชุดอิสระสูงสุดที่เรามีf ( S ) = | V | .)f(S)SSVSSS(S)=|V|


คุณจะหาชุดอิสระสูงสุดในเวลาพหุนามได้อย่างไร
Yaroslav Bulatov

1
@Yaroslav: อย่างตะกละตะกลาม
Jukka Suomela

@ ยาโรสลาฟ: คำแนะนำ - ความแตกต่างระหว่างค่าสูงสุดและค่าสูงสุดนั้นใหญ่มาก ;-)
Ross Snider
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.