For constrained, not necessarily monotone submodular maximization, all known approximation algorithms with ratio greater than $1/e$ require continuous ideas, such as queries to the multilinear extension of a submodular function and its gradient, which are typically expensive to simulate with the original set function. For combinatorial algorithms, the best known approximation ratios for both size and matroid constraint are obtained by a simple randomized greedy algorithm of Buchbinder et al. [9]: $1/e \approx 0.367$ for size constraint and $0.281$ for the matroid constraint in $\mathcal O (kn)$ queries, where $k$ is the rank of the matroid. In this work, we develop the first combinatorial algorithms to break the $1/e$ barrier: we obtain approximation ratio of $0.385$ in $\mathcal O (kn)$ queries to the submodular set function for size constraint, and $0.305$ for a general matroid constraint. These are achieved by guiding the randomized greedy algorithm with a fast local search algorithm. Further, we develop deterministic versions of these algorithms, maintaining the same ratio and asymptotic time complexity. Finally, we develop a deterministic, nearly linear time algorithm with ratio $0.377$.


翻译:对于带约束且不要求单调性的子模最大化问题,所有已知的、近似比超过1/e的算法均需借助连续化思想,例如查询子模函数的多线性扩展及其梯度,而这类操作通常难以通过原始集函数高效模拟。在组合算法领域,目前针对基数约束和拟阵约束的最佳近似比均由Buchbinder等人[9]提出的简单随机贪心算法实现:在$\mathcal O (kn)$次查询中(其中k为拟阵秩),基数约束下的近似比为$1/e \approx 0.367$,拟阵约束下为$0.281$。本研究首次提出突破1/e界限的组合算法:通过将快速局部搜索算法与随机贪心算法相结合,我们在基数约束下以$\mathcal O (kn)$次子模集函数查询实现了$0.385$的近似比,在一般拟阵约束下实现了$0.305$的近似比。进一步地,我们构建了这些算法的确定性版本,在保持相同近似比的同时维持渐近时间复杂度不变。最后,我们提出了一种确定性、近似线性时间的算法,其近似比达到$0.377$。

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
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
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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
8+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
9+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17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
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
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
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
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