We present a pseudopolynomial-time algorithm for the Knapsack problem that has running time $\widetilde{O}(n + t\sqrt{p_{\max}})$, where $n$ is the number of items, $t$ is the knapsack capacity, and $p_{\max}$ is the maximum item profit. This improves over the $\widetilde{O}(n + t \, p_{\max})$-time algorithm based on the convolution and prediction technique by Bateni et al.~(STOC 2018). Moreover, we give some evidence, based on a strengthening of the Min-Plus Convolution Hypothesis, that our running time might be optimal. Our algorithm uses two new technical tools, which might be of independent interest. First, we generalize the $\widetilde{O}(n^{1.5})$-time algorithm for bounded monotone min-plus convolution by Chi et al.~(STOC 2022) to the \emph{rectangular} case where the range of entries can be different from the sequence length. Second, we give a reduction from general knapsack instances to \emph{balanced} instances, where all items have nearly the same profit-to-weight ratio, up to a constant factor. Using these techniques, we can also obtain algorithms that run in time $\widetilde{O}(n + OPT\sqrt{w_{\max}})$, $\widetilde{O}(n + (nw_{\max}p_{\max})^{1/3}t^{2/3})$, and $\widetilde{O}(n + (nw_{\max}p_{\max})^{1/3} OPT^{2/3})$, where $OPT$ is the optimal total profit and $w_{\max}$ is the maximum item weight.


翻译:我们提出了一种面向背包问题的伪多项式时间算法,其运行时间为$\widetilde{O}(n + t\sqrt{p_{\max}})$,其中$n$为物品数量,$t$为背包容量,$p_{\max}$为最大物品利润。该结果改进了Bateni等人(STOC 2018)基于卷积与预测技术提出的$\widetilde{O}(n + t \, p_{\max})$时间复杂度算法。此外,基于最小-加卷积假设的强化版本,我们给出了该运行时间可能已达到最优的若干证据。我们的算法采用了两种可能具有独立价值的新技术:首先,我们将Chi等人(STOC 2022)针对有界单调最小-加卷积的$\widetilde{O}(n^{1.5})$时间复杂度算法推广至\emph{矩形}情形,其中数值取值范围可与序列长度不同;其次,我们给出了一种从一般背包实例到\emph{平衡}实例的归约方法,在平衡实例中所有物品的利润-重量比在常数因子范围内近似相等。利用这些技术,我们还可获得运行时间分别为$\widetilde{O}(n + OPT\sqrt{w_{\max}})$、$\widetilde{O}(n + (nw_{\max}p_{\max})^{1/3}t^{2/3})$和$\widetilde{O}(n + (nw_{\max}p_{\max})^{1/3} OPT^{2/3})$的算法,其中$OPT$为最优总利润,$w_{\max}$为最大物品重量。

0
下载
关闭预览

相关内容

在数学(特别是功能分析)中,卷积是对两个函数(f和g)的数学运算,产生三个函数,表示第一个函数的形状如何被另一个函数修改。 卷积一词既指结果函数,又指计算结果的过程。 它定义为两个函数的乘积在一个函数反转和移位后的积分。 并针对所有shift值评估积分,从而生成卷积函数。
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
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
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
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
3+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月16日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月16日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月13日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:00
21世纪的无人机战争
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:05
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:51
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21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
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
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
3+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员