We address long-standing open questions raised by Williamson, Goemans, Vazirani and Mihail pertaining to the design of approximation algorithms for problems in network design via the primal-dual method (Combinatorica 15(3):435-454, 1995). Williamson et al. prove an approximation guarantee of two for connectivity augmentation problems where the connectivity requirements can be specified by so-called uncrossable functions. They state: ``Extending our algorithm to handle non-uncrossable functions remains a challenging open problem. The key feature of uncrossable functions is that there exists an optimal dual solution which is laminar. This property characterizes uncrossable functions\dots\ A larger open issue is to explore further the power of the primal-dual approach for obtaining approximation algorithms for other combinatorial optimization problems.'' Our main result proves that the primal-dual algorithm of Williamson et al. achieves an approximation ratio of 16 for a class of functions that generalizes the notion of an uncrossable function. There exist instances that can be handled by our methods where none of the optimal dual solutions has a laminar support. We present three applications of our main result. (1) A 16-approximation algorithm for augmenting a family of small cuts of a graph $G$. (2) A $16 \cdot {\lceil k/u_{min} \rceil}$-approximation algorithm for the Cap-$k$-ECSS problem which is as follows: Given an undirected graph $G = (V,E)$ with edge costs $c \in \mathbb{Q}_{\geq 0}^E$ and edge capacities $u \in \mathbb{Z}_{\geq 0}^E$, find a minimum-cost subset of the edges $F\subseteq E$ such that the capacity of any cut in $(V,F)$ is at least $k$; we use $u_{min}$ to denote the minimum capacity of an edge in $E$. (3) An $O(1)$-approximation algorithm for the model of $(p,2)$-Flexible Graph Connectivity.


翻译:我们解决了Williamson、Goemans、Vazirani和Mihail提出的关于通过网络设计问题的原始-对偶方法设计近似算法的长期开放问题(Combinatorica 15(3):435-454, 1995)。Williamson等人证明了对于连通性要求可由所谓不可交叉函数指定的连通性增强问题,近似保证为2。他们指出:“将我们的算法扩展到处理非不可交叉函数仍是一个具有挑战性的开放问题。不可交叉函数的关键特征在于存在一个最优对偶解是层状的。该性质刻画了不可交叉函数……一个更大的开放问题是进一步探索原始-对偶方法在获得其他组合优化问题近似算法方面的能力。”我们的主要结果证明,对于一类推广不可交叉函数概念的函数,Williamson等人的原始-对偶算法可实现16的近似比。存在某些实例可通过我们的方法处理,其中没有一个最优对偶解具有层状支撑集。我们给出主要结果的三个应用:(1)对于增强图$G$中一族小割的16-近似算法。(2)对于Cap-$k$-ECSS问题的$16 \cdot {\lceil k/u_{min} \rceil}$-近似算法,该问题如下:给定无向图$G = (V,E)$,边成本$c \in \mathbb{Q}_{\geq 0}^E$和边容量$u \in \mathbb{Z}_{\geq 0}^E$,寻找边的最小成本子集$F\subseteq E$使得$(V,F)$中任何割的容量至少为$k$;我们用$u_{min}$表示$E$中边的最小容量。(3)对于$(p,2)$-灵活图连通性模型的$O(1)$-近似算法。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
13+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
3+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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
19+阅读 · 2018年5月17日
VIP会员
最新内容
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
6+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
2+阅读 · 6月21日
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
10+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
12+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
13+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
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
3+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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员