最長のトレイルの問題は、最長のパスの問題よりも簡単ですか?


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最長パスの問題はNPハードです。(典型的?)証明は、ハミルトニアンパス問題(NP完全)の縮小に依存しています。ここでは、パスは(ノード)シンプルであることに注意してください。つまり、パス内で頂点を複数回使用することはできません。したがって、明らかにエッジシンプルでもあります(パスでエッジが複数回発生することはありません)。

それでは、(ノード)シンプルパスを見つける要件を破棄し、エッジシンプルパス(トレイル)を見つけることに固執する場合はどうでしょう。一見、オイラーの小道を見つけることはハミルトニアンの道を見つけることよりもはるかに簡単なので、最長の道を見つけることは最長の道を見つけることよりも簡単であるという希望があるかもしれません。ただし、アルゴリズムを提供するものは言うまでもなく、これを証明する参考文献は見つかりません。

ここで行われた引数を知っていることに注意してくださいhttps : //stackoverflow.com/questions/8368547/how-to-find-the-longest-heaviest-trail-in-an-undirected-weighted-graph ただし、引数これは、異なるグラフでノード単純なケースを解くことでエッジ単純なケースを解決できることを基本的に示しているため、現在の形式には欠陥があるようです(削減は間違った方法です)。他の方法でも機能するように削減を簡単に変更できるかどうかは明らかではありません。(それでも、少なくとも最長の問題は最長の問題より難しくないことを示しています。)

最長のトレイル(エッジシンプルパス)を見つけるための既知の結果はありますか?複雑さ(クラス)?(効率的な)アルゴリズム?


これはまったく同じ問題ではありませんが、非常に似ている最小オイラー拡張問題を見てください。
RB 14年

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おそらく私は質問をよく理解していませんでしたが、ハミルトニアンパスは立方グラフでもNP完全です。ノードのすべてのトラバースには2つのエッジが必要なので、ノードシンプルから条件を緩和してもノードを2回再利用する方法はありませんエッジシンプルパスへのパス。そのため、ハミルトニアンパス問題はNP完全なままです。
マルツィオデビアージ14年

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@Bangye:わかりましたが、キュービックグラフでは、ノードを1回トラバースした場合、2つのエッジを使用する必要があります...ノードを再度トラバースすることはできません(トラバースされていないエッジが1つしかないため)。そのため、キュービックグラフでは、ノードは「繰り返し」できません(既に通過したノードに発生する可能性があるトレイルの最後のエッジを除く)
Marzio De Biasi

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参考文献:AA Bertossi、the edge hamiltonian path problem is NP-complete、Information Processing Processing Letters、13(1981)157-159。
ラミン14年

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@ラミン:説明をありがとう。コメントを削除する必要はないと思います。最初に同様のアイデアを思い付くのは非常に自然であり、それが機能しないことを確認することは本当に役立つからです。
大立洋太14

回答:


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上記のコメントから:ハミルトニアンサイクル問題は、最大次数3 [1]のグリッドグラフでもNP完全なままですが、これらのグラフでは、ノードのすべてのトラバーサルには2つのエッジが必要であり、最大で1つのエッジが未使用のままであるため、ノードは使用できませんオイラーの経路で2回移動しました。

したがって、ハミルトニアンサイクルの問題からあなたの問題への即時の削減があるようです。最大次数3グリッドグラフが与えられた場合、長さ軌跡を求めるだけです。| V |G=(V,E)|V|

ただし、トレイルの最後にあるノードの3つのエッジはすべて使用できます。この状況を回避するには、グリッドグラフの左上のノード(次数2)を選択し、2つのノードを追加しますと新しいエッジそして長さ軌跡を求めます :非公式に追加されたエッジはをトレイルのエンドポイントに強制します。V ' = V { U 'U " } E = E { U U 'U U "} | V | = | V | + 2uV=V{u,u}E=E{(u,u),(u,u)}|V|=|V|+2u,u

[1] Christos H Papadimitriou、Umesh V Vazirani、巡回セールスマン問題に関連する2つの幾何学的問題について、Journal of Algorithms、Volume 5、Issue 2、1984年6月、Pages 231-246、ISSN 0196-6774


私はこれと他のコメントのいくつかを、オイラーの道を見つけることの知られている容易さと結婚するのに少し苦労しています。または、(例にこだわって)長さ「オイラー」軌跡があるかどうかを決定する重要なポイントです長さ証跡があるかどうかを判断するよりも簡単です ?これは確かにちょっとした驚きですが、間違いなく興味深いものです。| V ||E||V|
ジャスパー14年

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立方体グラフでは、長さ証跡がないことが確実です、実際、すべてのエッジの次数は3です(複雑度)。したがって、長さの軌跡を見つける問題(追加のトリック)はより困難(NPC)です。非公式:すべてのノードには、トレイルを誘導するために使用できる3組のエッジがあり、トレイルの残りを構築するまで選択の「効果」はわかりません。通常のグラフでは、すべてのステップで開始ノードに「戻る」ことができるため、オイラーパスの計算は簡単です(フルーリのアルゴリズムを参照)。O 1 | V | u u |E|O(1)|V|u,u
マルツィオデビアシ14年
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