アルゴリズム設計におけるマトロイドとグリードイドはどのくらい基本的ですか?


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当初、マトロイドは、いくつかのグラウンドセットIに対するサブセットコレクションの線形独立性の概念を一般化するために導入されました。この構造を含む特定の問題により、貪欲なアルゴリズムが最適なソリューションを見つけることができます。欲張り法によって最適な解決策を見つけることを可能にするより多くの問題を捕捉するために、この構造を一般化するために、後にグリードイドの概念が導入されました。EI

これらの構造は、アルゴリズム設計でどのくらいの頻度で発生しますか?

さらに、多くの場合、貪欲なアルゴリズムでは最適なソリューションを見つけるために必要なものを完全にキャプチャすることはできませんが、それでも非常に優れた近似ソリューションを見つけることができます(たとえば、Bin Packing)。それを考えると、問題がグリードイドまたはマトロイドにどれだけ「近い」かを測定する方法はありますか?

回答:


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「どのくらいの頻度で」という質問に答えることは困難です。しかし、すべての「基になる構造」と同様に、解決しようとしている根本的な問題がマトロイド(またはグリードイド)構造を持っていることを認識することから利益が得られます。マトロイドの問題だけではありません。マトロイド交差点の問題には特定のモデルがあります(2者間マッチング)。

Nick Harveyはごく最近、マトロイド問題のアルゴリズムについて博士論文を作成し、サブモジュラー関数の最適化(マトロイド問題を一般化する)も検討しました。論文の紹介と背景を読むと役立つかもしれません。


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「近さ」に関するメモを追加したいだけです。貪欲なアルゴリズムがk近似を与える場合、問題はkマトロイドとして構造化されます。
ニコラスマンクーソ

+1。いい答えだ。なぜ論文ではサブモジュラー関数がマトロイドの一般化または抽象化であると言っているのだろうか?2つの間で見つけることができる唯一の接続は、サブセット上のサブマトロイドのランクがサブモジュラー関数であるということです。
ティム

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非常にエレガントな幾何学的なつながりがあります。これをよりよく理解するには、en.wikipedia.org/wiki/Polymatroidをチェックアウトする必要があります。大体、サブモジュラー関数に関連付けられたポリトープに特定のプロパティがある場合、マトロイドが得られます。詳細については、藤重悟
Suresh

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CLRS(第3版の437ページ)に示されているように、マトロイド理論アクティビティ選択の問題とハフマンコーディングの問題をカバーしていません。貪欲理論はそれらをカバーしていますか?
hengxin
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