Mixed-integer linear programming (MILP) is at the core of many advanced algorithms for solving fundamental problems in combinatorial optimization. The complexity of solving MILPs directly correlates with their support size, which is the minimum number of non-zero integer variables in an optimal solution. A hallmark result by Eisenbrand and Shmonin (Oper. Res. Lett., 2006) shows that any feasible integer linear program (ILP) has a solution with support size $s\leq 2m\cdot\log(4m\Delta)$, where $m$ is the number of constraints, and $\Delta$ is the largest coefficient in any constraint. Our main combinatorial result are improved support size bounds for ILPs. To improve granularity, we analyze for the largest $1$-norm $A_{\max}$ of any column of the constraint matrix, instead of $\Delta$. We show a support size upper bound of $s\leq m\cdot(\log(3A_{\max})+\sqrt{\log(A_{\max})})$, by deriving a new bound on the -1 branch of the Lambert $\mathcal{W}$ function. Additionally, we provide a lower bound of $m\log(A_{\max})$, proving our result asymptotically optimal. Furthermore, we give support bounds of the form $s\leq 2m\cdot\log(1.46A_{\max})$. These improve upon the previously best constants by Aliev. et. al. (SIAM J. Optim., 2018), because all our upper bounds hold equally with $A_{\max}$ replaced by $\sqrt{m}\Delta$. Using our combinatorial result, we obtain the fastest known approximation schemes (EPTAS) for the fundamental scheduling problem of makespan minimization of uniformly related machines ($Q\mid\mid C_{\max}$).


翻译:混合整数线性规划(MILP)是许多解决组合优化基本问题的高级算法的核心。求解MILP的复杂度与其支撑规模直接相关,支撑规模是指最优解中非零整数变量的最小数量。Eisenbrand和Shmonin(Oper. Res. Lett., 2006)的标志性结果表明,任何可行的整数线性规划(ILP)都存在一个支撑规模为$s\leq 2m\cdot\log(4m\Delta)$的解,其中$m$是约束数量,$\Delta$是任意约束中的最大系数。我们的主要组合结果是改进了ILP的支撑规模界。为了提高粒度,我们分析了约束矩阵中任意列的最大1-范数$A_{\max}$,而非$\Delta$。通过推导Lambert $\mathcal{W}$函数-1分支的新边界,我们得到了支撑规模上界$s\leq m\cdot(\log(3A_{\max})+\sqrt{\log(A_{\max})})$。此外,我们提供了下界$m\log(A_{\max})$,证明了我们的结果在渐近意义下是最优的。进一步地,我们给出了形式为$s\leq 2m\cdot\log(1.46A_{\max})$的支撑界。这些结果改进了Aliev等人(SIAM J. Optim., 2018)此前的最佳常数,因为我们的所有上界在将$A_{\max}$替换为$\sqrt{m}\Delta$时同样成立。利用我们的组合结果,我们获得了均匀相关机器上最大完工时间最小化($Q\mid\mid C_{\max}$)这一基本调度问题的最快已知近似方案(EPTAS)。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'LunarLander-v2' (SOTA)
CreateAMind
62+阅读 · 2019年9月27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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
NIPS 2017:贝叶斯深度学习与深度贝叶斯学习(讲义+视频)
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年12月10日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
VIP会员
最新内容
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
5+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
6+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
RL解决'LunarLander-v2' (SOTA)
CreateAMind
62+阅读 · 2019年9月27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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
NIPS 2017:贝叶斯深度学习与深度贝叶斯学习(讲义+视频)
机器学习研究会
36+阅读 · 2017年12月10日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员