The goal of this paper is to understand how exponential-time approximation algorithms can be obtained from existing polynomial-time approximation algorithms, existing parameterized exact algorithms, and existing parameterized approximation algorithms. More formally, we consider a monotone subset minimization problem over a universe of size $n$ (e.g., Vertex Cover or Feedback Vertex Set). We have access to an algorithm that finds an $\alpha$-approximate solution in time $c^k \cdot n^{O(1)}$ if a solution of size $k$ exists (and more generally, an extension algorithm that can approximate in a similar way if a set can be extended to a solution with $k$ further elements). Our goal is to obtain a $d^n \cdot n^{O(1)}$ time $\beta$-approximation algorithm for the problem with $d$ as small as possible. That is, for every fixed $\alpha,c,\beta \geq 1$, we would like to determine the smallest possible $d$ that can be achieved in a model where our problem-specific knowledge is limited to checking the feasibility of a solution and invoking the $\alpha$-approximate extension algorithm. Our results completely resolve this question: (1) For every fixed $\alpha,c,\beta \geq 1$, a simple algorithm (``approximate monotone local search'') achieves the optimum value of $d$. (2) Given $\alpha,c,\beta \geq 1$, we can efficiently compute the optimum $d$ up to any precision $\varepsilon > 0$. Earlier work presented algorithms (but no lower bounds) for the special case $\alpha = \beta = 1$ [Fomin et al., J. ACM 2019] and for the special case $\alpha = \beta > 1$ [Esmer et al., ESA 2022]. Our work generalizes these results and in particular confirms that the earlier algorithms are optimal in these special cases.


翻译:本文旨在理解如何从现有的多项式时间近似算法、现有的参数化精确算法以及现有的参数化近似算法中获得指数时间近似算法。更形式化地,我们考虑在一个规模为$n$的论域上的单调子集最小化问题(例如,顶点覆盖或反馈顶点集)。我们可调用一个算法,该算法在存在规模为$k$的解时,能在时间$c^k \cdot n^{O(1)}$内找到一个$\alpha$-近似解(更一般地,当某个集合可扩展为包含$k$个额外元素的解时,我们有一个能以类似方式进行近似的扩展算法)。我们的目标是为此问题获得一个运行时间为$d^n \cdot n^{O(1)}$的$\beta$-近似算法,并尽可能使$d$最小。即,对于每个固定的$\alpha, c, \beta \geq 1$,我们希望在问题特定知识仅限于检查解的可行性以及调用$\alpha$-近似扩展算法的模型下,确定可达到的最小可能的$d$值。我们的结果彻底解决了这一问题:(1) 对于每个固定的$\alpha, c, \beta \geq 1$,一个简单算法(“近似单调局部搜索”)达到了$d$的最优值。(2) 给定$\alpha, c, \beta \geq 1$,我们可在任意精度$\varepsilon > 0$下有效计算出最优的$d$。早期的研究给出了针对特殊情况$\alpha = \beta = 1$的算法(但无下界)[Fomin等, J. ACM 2019]以及特殊情况$\alpha = \beta > 1$的算法 [Esmer等, ESA 2022]。我们的工作推广了这些结果,并特别证实了这些特殊情况下的早期算法是最优的。

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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
2+阅读 · 2017年12月31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
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
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
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月17日
Arxiv
11+阅读 · 2018年7月8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
7+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
7+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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
2+阅读 · 2017年12月31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
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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员