In the Maximum Independent Set of Hyperrectangles problem, we are given a set of $n$ (possibly overlapping) $d$-dimensional axis-aligned hyperrectangles, and the goal is to find a subset of non-overlapping hyperrectangles of maximum cardinality. For $d=1$, this corresponds to the classical Interval Scheduling problem, where a simple greedy algorithm returns an optimal solution. In the offline setting, for $d$-dimensional hyperrectangles, polynomial time $(\log n)^{O(d)}$-approximation algorithms are known. However, the problem becomes notably challenging in the online setting, where the input objects (hyperrectangles) appear one by one in an adversarial order, and on the arrival of an object, the algorithm needs to make an immediate and irrevocable decision whether or not to select the object while maintaining the feasibility. Even for interval scheduling, an $\Omega(n)$ lower bound is known on the competitive ratio. To circumvent these negative results, in this work, we study the online maximum independent set of axis-aligned hyperrectangles in the random-order arrival model, where the adversary specifies the set of input objects which then arrive in a uniformly random order. Starting from the prototypical secretary problem, the random-order model has received significant attention to study algorithms beyond the worst-case competitive analysis. Surprisingly, we show that the problem in the random-order model almost matches the best-known offline approximation guarantees, up to polylogarithmic factors. In particular, we give a simple $(\log n)^{O(d)}$-competitive algorithm for $d$-dimensional hyperrectangles in this model, which runs in $\tilde{O_d}(n)$ time. Our approach also yields $(\log n)^{O(d)}$-competitive algorithms in the random-order model for more general objects such as $d$-dimensional fat objects and ellipsoids.


翻译:在超矩形最大独立集问题中,给定一组$n$个(可能重叠的)$d$维轴对齐超矩形,目标是找到一个不重叠超矩形的最大基数子集。当$d=1$时,这对应于经典的区间调度问题,其中简单的贪心算法即可返回最优解。在离线设定下,对于$d$维超矩形,已知多项式时间$(\log n)^{O(d)}$近似算法。然而,该问题在在线设定中变得尤为困难,其中输入对象(超矩形)以对抗性顺序逐一出现,且算法需要在每个对象到达时立即做出不可撤销的决定,是否选择该对象同时保持可行性。即使对于区间调度,已知竞争比存在$\Omega(n)$下界。为规避这些负面结果,本文研究随机顺序到达模型下轴对齐超矩形的在线最大独立集问题,其中对手指定输入对象集合,这些对象随后以均匀随机顺序到达。从典型的秘书问题出发,随机顺序模型已受到广泛关注,用于研究超越最坏情况竞争分析的算法。令人惊讶的是,我们证明该问题在随机顺序模型下几乎匹配已知的最优离线近似保证(仅相差多对数因子)。具体而言,我们针对该模型中的$d$维超矩形给出一个简单的$(\log n)^{O(d)}$竞争比算法,其运行时间为$\tilde{O_d}(n)$。我们的方法还推广到更一般的对象,如$d$维胖对象和椭球体,在随机顺序模型中同样给出$(\log n)^{O(d)}$竞争比算法。

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
【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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2021年12月9日
Arxiv
38+阅读 · 2021年8月31日
UNITER: Learning UNiversal Image-TExt Representations
Arxiv
23+阅读 · 2019年9月25日
VIP会员
最新内容
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:21
CVPR 2026教程:统一多模态模型走向收敛之路
专知会员服务
6+阅读 · 6月8日
《人工智能在网络防御中的机遇》
专知会员服务
6+阅读 · 6月8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
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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
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
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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员