Motivated by applications in production planning and storage allocation in hierarchical databases, we initiate the study of covering partially ordered items (CPO). Given a capacity $k \in \mathbb{Z}^+$, and a directed graph $G=(V,E)$ where each vertex has a size in $\{0,1, \ldots,k\}$, we seek a collection of subsets of vertices $S_1, \ldots, S_m$ that cover all the vertices, such that for any $1 \leq j \leq m$, the total size of vertices in $S_j$ is bounded by $k$, and there are no edges from $V \setminus S_j$ to $S_j$. The objective is to minimize the number of subsets $m$. CPO is closely related to the rule caching problem (RCP) that is of wide interest in the networking area. The input for RCP is a directed graph $G=(V,E)$, a profit function $p:V \rightarrow \mathbb{Z}_{0}^+$, and $k \in \mathbb{Z}^+$. The output is a subset $S \subseteq V$ of maximum profit such that $|S| \leq k$ and there are no edges from $V \setminus S$ to $S$. Our main result is a $2$-approximation algorithm for CPO on out-trees, complemented by an asymptotic $1.5$-hardness of approximation result. We also give a two-way reduction between RCP and the densest $k$-subhypergraph problem, surprisingly showing that the problems are equivalent w.r.t. polynomial-time approximation within any factor $\rho \geq 1$. This implies that RCP cannot be approximated within factor $|V|^{1-\eps}$ for any fixed $\eps>0$, under standard complexity assumptions. Prior to this work, RCP was just known to be strongly NP-hard. We further show that there is no EPTAS for the special case of RCP where the profits are uniform, assuming Gap-ETH. Since this variant admits a PTAS, we essentially resolve the complexity status of this problem.


翻译:受生产规划与层次化数据库存储分配应用的启发,我们首次研究了部分有序物品覆盖问题(CPO)。给定正整数容量 $k \in \mathbb{Z}^+$ 及有向图 $G=(V,E)$(其中每个顶点的大小属于 $\{0,1,\ldots,k\}$),需寻找覆盖所有顶点的子集族 $S_1,\ldots,S_m$,满足:对任意 $1 \leq j \leq m$,$S_j$ 中顶点总大小不超过 $k$,且不存在从 $V \setminus S_j$ 到 $S_j$ 的边。优化目标为最小化子集数量 $m$。CPO 与网络领域广泛关注的规则缓存问题(RCP)密切相关。RCP 的输入为有向图 $G=(V,E)$、利润函数 $p:V \rightarrow \mathbb{Z}_{0}^+$ 及 $k \in \mathbb{Z}^+$,输出为满足 $|S| \leq k$ 且无 $V\setminus S$ 到 $S$ 边的最大利润子集 $S \subseteq V$。本文主要结果为:针对外向树结构给出了 CPO 的 2-近似算法,并证明了渐近 1.5 的近似难度下界。我们同时建立了 RCP 与最密 $k$-子超图问题的双向归约,意外表明两者在任意近似因子 $\rho \geq 1$ 下关于多项式时间近似是等价的。这一结论暗示:在标准复杂性假设下,RCP 不存在 $|V|^{1-\eps}$ 因子近似(对任意固定 $\eps>0$)。此前 RCP 仅被证明为强 NP-难问题。我们进一步证明:在 Gap-ETH 假设下,利润均匀的 RCP 特例不存在有效多项式时间近似方案(EPTAS)。鉴于该变体存在多项式时间近似方案(PTAS),本研究实质上解决了该问题的复杂性状态。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
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
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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年4月10日
Arxiv
0+阅读 · 2024年4月4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
5+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
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
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
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
1+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+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
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员