We study the Short Path Packing problem which asks, given a graph $G$, integers $k$ and $\ell$, and vertices $s$ and $t$, whether there exist $k$ pairwise internally vertex-disjoint $s$-$t$ paths of length at most $\ell$. The problem has been proven to be NP-hard and fixed-parameter tractable parameterized by $k$ and $\ell$. Most previous research on this problem has been theoretical with limited practical implemetations. We present an exact FPT-algorithm based on a search-tree approach in combination with greedy localization. While its worst case runtime complexity of $(k\cdot \ell^2)^{k\cdot \ell}\cdot n^{O(1)}$ is larger than the state of the art, the nature of search-tree algorithms allows for a broad range of potential optimizations. We exploit this potential by presenting techniques for input preprocessing, early detection of trivial and infeasible instances, and strategic selection of promising subproblems. Those approaches were implemented and heavily tested on a large dataset of diverse graphs. The results show that our heuristic improvements are very effective and that for the majority of instances, we can achieve fast runtimes.


翻译:我们研究短路径打包问题:给定图$G$、整数$k$和$\ell$以及顶点$s$和$t$,判断是否存在$k$条内部顶点不相交的$s$-$t$路径,且每条路径长度不超过$\ell$。该问题已被证明是NP难的,且关于参数$k$和$\ell$是固定参数可解的。此前该问题的研究多为理论性质,实用化实现较少。我们提出一种基于搜索树方法并融合贪婪定位的精确FPT算法。虽然其最坏情况运行时间复杂度$(k\cdot \ell^2)^{k\cdot \ell}\cdot n^{O(1)}$高于现有最优算法,但搜索树算法的特性允许进行广泛潜在优化。我们通过以下技术利用这一特性:输入预处理、平凡与不可行实例的早期检测、以及有前景子问题的策略性选择。这些方法已在包含多样图结构的大规模数据集上实现并充分测试。结果表明,我们的启发式改进效果显著,对大多数实例都能实现快速运行时间。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6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
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
可解释AI(XAI)工具集—DrWhy
专知
25+阅读 · 2019年6月4日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17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
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
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
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
VIP会员
最新内容
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:48
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
7+阅读 · 今天8:46
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
9+阅读 · 今天5:37
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
7+阅读 · 今天5:35
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天5:24
相关VIP内容
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
可解释AI(XAI)工具集—DrWhy
专知
25+阅读 · 2019年6月4日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
相关基金
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
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
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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员