Consider the classical Min-Sum Set Cover problem: We are given a universe $\mathcal{U}$ of $n$ elements and a collection $\mathcal{S}$ of $k$ subsets of $\mathcal{U}$. Moreover, a cost function is associated with each set. The goal is to find a subsequence of sets in $\mathcal{S}$ that covers all elements in $\mathcal{U}$, such that the sum of the covering times of the elements is minimized. The covering time of an element $u$ is the cost of all sets that appear in the sequence before $u$ is first covered. This problem can be seen as a scheduling problem on a single machine, where each job represents a set and elements are represented by some kind of utility that is required to be provided by at least one of the jobs. The goal is to schedule the jobs in such a way to minimize the sum of provision times of the utilities. In this paper we consider a natural generalization of this problem to the case of $m$ machines, processing the jobs in parallel. We call this problem Parallel Min-Sum Set Cover. To obtain approximation algorithms for both related and unrelated machines, we use a crucial subproblem which we call Parallel Maximum Coverage. We give a randomized bicriteria $(1-1/e-ε, O(\log m/\log\log m))$-approximation algorithm for this problem based on a natural LP relaxation. This can be then used to obtain $O(\log m/\log\log m)$-approximation algorithm for the Min-Sum Set Cover problem on unrelated machines. For related machines, we allow the aforementioned bicriteria approximation algorithm to run in FPT time, and apply a technique enabling transformation of a related machines instance into one consisting of $O(\log m)$ unrelated machines, to get an $\frac{8e}{e+1}+ε<12.66$-approximation algorithm for this case. We also show a greedy algorithm for unit cost sets, subject to precedence constraints, with an $O(k^{2/3})$ approximation ratio.


翻译:考虑经典的最小和集合覆盖问题:给定一个包含n个元素的宇宙$\mathcal{U}$和$\mathcal{U}$的k个子集的集合$\mathcal{S}$。此外,每个集合关联一个成本函数。目标是在$\mathcal{S}$中找到一个覆盖$\mathcal{U}$中所有元素的子序列,使得元素覆盖时间的总和最小化。元素$u$的覆盖时间是序列中在$u$首次被覆盖之前出现的所有集合的成本之和。该问题可视为单机调度问题,其中每个作业代表一个集合,元素代表某种需要由至少一个作业提供的效用。目标是调度作业,使效用提供时间的总和最小化。本文考虑该问题在$m$台机器上并行处理作业的自然推广,我们称之为并行最小和集合覆盖。为获得相关机和无关机的近似算法,我们使用一个关键子问题——并行最大覆盖。基于自然线性规划松弛,我们为该问题设计了一种随机双准则$(1-1/e-ε, O(\log m/\log\log m))$近似算法。该算法可用于获得无关机情况下最小和集合覆盖问题的$O(\log m/\log\log m)$近似算法。对于相关机情况,我们允许上述双准则近似算法以FPT时间运行,并应用一种技术将相关机实例转化为由$O(\log m)$台无关机组成的实例,从而得到该情况下的$\frac{8e}{e+1}+ε<12.66$近似算法。我们还针对服从优先约束的单位成本集合提出了一个具有$O(k^{2/3})$近似比的贪心算法。

0
下载
关闭预览

相关内容

神经模型中组合求解器和离散分布的集成,77页ppt
专知会员服务
23+阅读 · 2022年12月30日
专知会员服务
16+阅读 · 2021年5月21日
深度学习组合优化,30页ppt,阿姆斯特丹Wouter Kool讲授
专知会员服务
27+阅读 · 2021年2月27日
专知会员服务
44+阅读 · 2020年9月25日
和积网络综述论文,Sum-product networks: A survey,24页pdf
专知会员服务
24+阅读 · 2020年4月3日
面试题:数组中子序列的个数
七月在线实验室
15+阅读 · 2019年6月26日
论文浅尝 | 基于Universal Schema与Memory Network的知识+文本问答
机器学习之确定最佳聚类数目的10种方法
炼数成金订阅号
13+阅读 · 2017年10月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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
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
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
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
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
4+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
6+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
3+阅读 · 6月17日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017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
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
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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员