This thesis centers around the concept of Subset Search Problems (SSP), a type of computational problem introduced by Gr\"une and Wulf to analyze the complexity of more intricate optimization problems. These problems are given an input set, a so-called universe, and their solution lies within their own universe, e.g. the shortest path between two point is a subset of all possible paths. Due to this, reductions upholding the SSP property require an injective embedding from the universe of the first problem into that of the second. This, however, appears inherently similar to the concept of a Parsimonious reduction, a reduction type requiring a bijective function between the solution spaces of the two problems. Parsimonious reductions are mainly used within the complexity class #P, as this class of problems concerns itself with the number of possible solutions in a given problem. These two concepts, SSP and Parsimonious reductions, are inherently similar but, crucially, not equivalent. We therefore explore the interplay between reductions upholding the SSP and Parsimonious properties, highlighting both the similarities and differences by providing a comprehensive theorem delineating the properties required for reductions to uphold both attributes. We also compile and evaluate 46 reductions between 30 subset search variants of computational problems, including those of classic NP-complete problems such as Satisfiability, Vertex Cover, Hamiltonian Cycle, the Traveling Salesman Problem and Subset Sum, providing reduction proofs, illustrative examples and insights as to where the SSP and Parsimonious properties coexist or diverge. With this compendium we contribute to the understanding of the computational complexity of bilevel and robust optimization problems, by contributing a vast collection of proven SSP- and #P-complete problems.


翻译:本论文围绕子集搜索问题(SSP)这一概念展开,该计算问题由Gr\"une与Wulf提出,用于分析更复杂优化问题的计算复杂性。此类问题的输入为一个称为“全域”的集合,其解则位于该全域内部,例如两点间最短路径即是所有可能路径的子集。基于此特性,保持SSP性质的归约需要从第一个问题的全域到第二个问题全域的单射嵌入。然而,这本质上与简约归约的概念高度相似——后者要求两个问题的解空间之间存在双射函数。简约归约主要应用于复杂度类#P中,因为此类问题关注给定问题可能解的数量。SSP与简约归约这两个概念本质相似,但关键之处在于二者并不等价。因此,我们通过构建一个系统定理来阐明同时满足两种属性所需的归约条件,从而深入探究保持SSP性质与简约性质的归约之间的相互作用,并着重比较其异同。此外,我们系统整理并评估了30个计算问题的46种子集搜索变体之间的归约关系,涵盖经典NP完全问题如可满足性问题、顶点覆盖问题、哈密顿回路问题、旅行商问题及子集和问题,同时提供归约证明、示例解析,并阐明SSP性质与简约性质在何种情况下共存或分离。通过本纲要,我们贡献了大量经证明的SSP完全问题与#P完全问题案例,为深入理解双层优化与鲁棒优化问题的计算复杂性提供了重要参考。

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
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
Arxiv
43+阅读 · 2024年1月25日
Arxiv
30+阅读 · 2021年8月18日
VIP会员
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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员