A kernelization for a parameterized decision problem $\mathcal{Q}$ is a polynomial-time preprocessing algorithm that reduces any parameterized instance $(x,k)$ into an instance $(x',k')$ whose size is bounded by a function of $k$ alone and which has the same yes/no answer for $\mathcal{Q}$. Such preprocessing algorithms cannot exist in the context of counting problems, when the answer to be preserved is the number of solutions, since this number can be arbitrarily large compared to $k$. However, we show that for counting minimum feedback vertex sets of size at most $k$, and for counting minimum dominating sets of size at most $k$ in a planar graph, there is a polynomial-time algorithm that either outputs the answer or reduces to an instance $(G',k')$ of size polynomial in $k$ with the same number of minimum solutions. This shows that a meaningful theory of kernelization for counting problems is possible and opens the door for future developments. Our algorithms exploit that if the number of solutions exceeds $2^{\mathsf{poly}(k)}$, the size of the input is exponential in terms of $k$ so that the running time of a parameterized counting algorithm can be bounded by $\mathsf{poly}(n)$. Otherwise, we can use gadgets that slightly increase $k$ to represent choices among $2^{O(k)}$ options by only $\mathsf{poly}(k)$ vertices.


翻译:针对参数化决策问题 $\mathcal{Q}$ 的核化是一种多项式时间预处理算法,它将任意参数化实例 $(x,k)$ 归约为一个实例 $(x',k')$,该实例的规模仅受 $k$ 的函数限制,且对 $\mathcal{Q}$ 具有相同的肯定/否定答案。在计数问题的背景下,当需要保留的答案是解的数量时,此类预处理算法无法存在,因为该数量相对于 $k$ 可能任意大。然而,我们证明,对于计数大小不超过 $k$ 的最小反馈顶点集,以及计数平面图中大小不超过 $k$ 的最小支配集,存在一种多项式时间算法:它要么直接输出答案,要么归约到一个规模为 $k$ 的多项式函数、且具有相同最小解数量的实例 $(G',k')$。这表明,为计数问题建立有意义的核化理论是可能的,并为未来的发展打开了大门。我们的算法利用如下性质:若解的数量超过 $2^{\mathsf{poly}(k)}$,则输入规模相对于 $k$ 是指数级的,从而参数化计数算法的运行时间可被界定为 $\mathsf{poly}(n)$。否则,我们可以使用部分增加 $k$ 的构造,通过仅 $\mathsf{poly}(k)$ 个顶点来表示 $2^{O(k)}$ 种选项中的选择。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月21日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月17日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月17日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
4+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
7+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
17+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
14+阅读 · 6月4日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员