근사 경도-가산 오차


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곱셈 오류의 맥락에서 NP-hard 문제에 대해 알려진 근사 결과의 경도를 설정하는 풍부한 문헌과 최소한 하나의 훌륭한 책이 있습니다 (예 : UGC를 가정하면 정점 표지에 대한 2 근사가 최적입니다). 여기에는 APX, PTAS 등과 같은 잘 알려진 근사 복잡성 클래스도 포함됩니다.

가산 오차를 고려할 때 알려진 것은 무엇입니까? 문헌 검색에서 빈 포장에 대한 몇 가지 상한 유형 결과가 표시 되지만 ( 예 : http://www.cs.princeton.edu/courses/archive/spr03/cs594/dpw/lecture2.ps 참조 ) 보다 포괄적 인 복잡성 클래스 분류인가, 왜 그렇게 흥미롭지 않거나 관련성이 없는가?

예를 들어 빈 포장의 경우 추가 의견으로, 항상 최적의 1에서 가산 거리 내에있는 폴리 시간 알고리즘을 찾을 수 없었던 이론적 이유를 알 수없는 한 (내가 수정 될지라도) ). 이러한 알고리즘이 복잡성 클래스를 축소 시키거나 다른 중요한 이론적 영향을 줄 수 있습니까?

편집 : 내가 사용하지 않은 핵심 문구는 "점근 근사 클래스"입니다 (Oleksandr 덕분에). 이 분야에는 약간의 연구가있는 것으로 보이지만, 고전적인 근사 클래스 이론과 동일한 성숙 단계에 도달하지는 못했습니다.


언급 한 책의 제목은 무엇입니까?
Karolina Sołtys

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나는 그것이 옳지 않다. 질문에 연결된 메모, 특히 정리 3과 4, 정리 4 바로 아래에 언급 된 공개 문제의 2 페이지를 참조하십시오. 제가 언급 한 특정 책은 Vijay Vazirani의 근사 알고리즘입니다.
Raphael

Frieze와 Kannan ( research.microsoft.com/en-us/um/people/kannan/Papers/… )은 arity k 제약 조건에 대한 최대 제약 조건 만족 문제에 대해 가산 성 오류 epsilon n ^ k를 갖는 무작위 상수 알고리즘을 제공했습니다.
Warren Schudy

빈 포장이 OPT + 1 내에서 대략적이라고 생각하면 현재의 지식과 완전히 일치합니다. 실제로 구성 LP는 추가 적분 갭 1을 갖도록 추측됩니다.
Sasho Nikolov

답변:


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질문은 다소 개방적이므로 완전히 대답 할 수 있다고 생각하지 않습니다. 이것은 부분 답변입니다.

덧셈 근사를 고려할 때 많은 문제가 흥미롭지 않다는 것이 쉽게 관찰됩니다. 예를 들어, 전통적으로 Max-3SAT 문제의 목적 함수는 충족 된 절 수입니다. 이 공식에서 O (1) 추가 오류 내에서 Max-3SAT를 근사화하는 것은 입력 공식을 여러 번 복사하여 목적 함수를 확장 할 수 있기 때문에 Max-3SAT를 정확하게 해결하는 것과 같습니다. 곱셈 근사는 이러한 종류의 문제에 훨씬 더 중요합니다.

[편집 : 이전 개정판에서는 이전 단락의 예제로 독립 세트를 사용했지만 독립 세트는 곱하기 근사와 덧셈 근사의 차이를 설명하는 좋은 예가 아니기 때문에 Max-3SAT로 변경했습니다. O (1) 곱셈 인자 내에서도 독립 세트를 근사화하는 것도 NP-hard입니다. 실제로 Håstad [Has99]는 Independent Set에 대한 훨씬 더 강한 근접성을 보여줍니다.]

그러나 당신이 말했듯이, 덧셈 근사는 우리가 목적 함수를 확장 할 수없는 빈 포장과 같은 문제에 흥미 롭습니다. 또한, 우리는 종종 문제를 재편성하여 덧셈 근사가 흥미로워 질 수 있습니다.

예를 들어, Max-3SAT의 목적 함수가 충족 된 절 수와 전체 절 수의 비율 로 정의되는 경우 (가끔 수행됨) 가산 적 근사가 흥미롭게됩니다. 이 설정에서, 최적의 값이 항상 최대 1이기 때문에, 곱셈 인수 1- ε (0 < ε <1) 내에서의 근사 성은 덧셈 오차 ε 내 에서의 근사 성을 의미한다는 점에서 덧셈 근사는 곱셈 근사보다 어렵지 않습니다 .

흥미로운 사실 ​​(불행히 간과되는 경우가 많음)은 많은 근사한 결과가 특정 격차 문제 의 NP- 완전성을 입증한다는 것입니다이는 곱셈 근사치의 단순한 NP- 경도를 따르지 않습니다 (Petrank [Pet94] 및 Goldreich [Gol05, 섹션 3] 참조). Max-3SAT의 예를 계속해서, Håstad [Has01]에 의해 7-8보다 더 좋은 일정한 곱셈 인자 내에서 Max-3SAT를 근사화하는 것이 NP-hard라는 것은 잘 알려진 결과입니다. 이 결과만으로는 일부 임계 값을 초과하는 일정한 추가 오차 내에서 Max-3SAT의 비율 버전을 근사화하는 것이 NP-hard라는 것을 의미하지는 않습니다. 그러나 Håstad [Has01]이 증명하는 것은 단순한 곱하기의 근사치보다 강력합니다. 그는 다음과 같은 약속 문제가 모든 상수 7/8 < s <1에 대해 NP- 완료임을 증명합니다 .

갭 - 3SAT
인스턴스 : 각 절은 정확히 세 가지 변수를 포함하는 CNF 수식 φ.
그렇습니다 약속 : φ는 만족합니다.
약속 없음 : 진실 할당 은 φ 조항 일부 이상을 충족하지 않습니다 .

이것으로부터, 우리는 1/8보다 더 큰 부가 오차 내에서 Max-3SAT의 비율 버전을 근사화하는 것이 NP-hard라고 결론 내릴 수 있습니다. 반면에 일반적인 간단한 랜덤 할당은 가산 오차 1/8 내에서 근사치를 제공합니다. 따라서, Håstad [Has01]의 결과는이 문제에 대한 최적의 곱셈의 근사치뿐만 아니라 최적의 첨가제의 근사치도 제공하지 않습니다. 나는 문헌에 명시 적으로 나타나지 않는 이와 같은 부가적인 근사치 결과가 많이 있다고 생각합니다.

참고 문헌

Oded Goldreich. 약속 문제 (시몬도 기억 [1935-2004] 조사). 계산 복잡성에 관한 전자 콜로키움 , 보고서 TR05-018, 2005 년 2 월. http://eccc.hpi-web.de/report/2005/018/

[Has99] Johan Håstad. C 1n 1- ε 내에서 근사하기가 어렵습니다 . Acta Mathematica , 182 (1) : 105–142, 1999 년 3 월. http://www.springerlink.com/content/m68h3576646ll648/

[Has01] 요한 하 스타트. 최적의 근사치 결과. ACM 저널 , 48 (4) : 798–859, 2001 년 7 월. http://doi.acm.org/10.1145/502090.502098

[Pet94] 에레 스 페트 랭크. 근사 경도 : 간격 위치. 계산 복잡성 , 4 (2) : 133–157, 1994 년 4 월. http://dx.doi.org/10.1007/BF01202286


3
또 다른 예로, 최대 컷 문제를 공식화하여 컷의 가장자리 비율을 최대화하는 것이 당연하다고 생각합니다. 다시, 우리는 덧셈 근사에 대해 긍정적 결과와 부정적인 결과를 모두 가지고 있습니다.
Jukka Suomela

1
@ Jukka, Max-cut의 공식에 대한 참조를 제공해 주시겠습니까?
Mohammad Al-Turkistany

1
매우 감사합니다. 이것은 적어도 조사가 필요한 영역 인 것 같습니다. 복잡성 동물원은 내가 볼 수있는 한 가산 오차 근사 클래스조차 언급하지 않습니다.
Raphael

@Raphael : 설문 조사 (또는 하나에 대한 포인터)가 다소 유용하다는 것을 알았습니다. 내가 알 수있는 한 근사 알고리즘 클래스는 약 10 년 전에 마지막으로 조사되었으며 프레젠테이션이 명확하지 않다는 것을 알았습니다.
András Salamon

6

이것은 부분 답변입니다

ABSABS

NP

-모든 입방 그래픽은 다항식 시간에서 가장자리 4 색이지만 가장자리 3 색은 NP-hard입니다.

ABSP=NP


감사. ABS가 복잡성 동물원 qwiki.stanford.edu/index.php/Complexity_Zoo:A에 나열되어 있지 않습니다 . 그것에 대한 참조가 있습니까?
Raphael


복잡성 클래스의 ABS라는 이름이 방금 만든 것이거나 그것에 대한 참조가 있다고 생각하는 것이 맞습니까? 게시 한 링크에서 언급하지 않은 것 같습니다.
Raphael

@Raphael, 아니요. ABS라는 이름을 만들지 않았습니다. 오래 전에 읽었습니다.
Mohammad Al-Turkistany

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