リソースが制約された最短パス(RCSP)のNPハードなグラフのクラスはどれですか。


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私が取り組んでいる問題を、既知のNPハード問題にリンクしようとしています。リソースに制約のある最短経路問題として問題をモデル化できると思います。ただし、グラフの構造は完全に恣意的ではありません。したがって、RCSPが困難になる時期を知ることは有用です。DAG、平面DAG、または次数に制限のあるDAGは難しいですか?どんな助けでも大歓迎です!


リソースの制約は何ですか?たとえば、「リンク数」制約の形式ですか?
Suresh Venkat 2011

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実際のリソースが硬さの結果に関連しているかどうかはわかりません。ただし、リソース制約は次の形式です。各頂点が属している禁止セットがいくつか(M)あります。制約は、満足できる最短パスがこれらのMセットのすべての頂点を通過しないことをエンコードする必要があります(つまり、禁止セットSにk個の頂点が含まれている場合、最短パスはそれらのうち最大k-1個に隣接している可能性があります)。したがって、制約されたノードに隣接する各リンクは、禁止されたすべてのセットに対するそのノードの寄与を保持し、これらの制約を尊重するSPを探します。
遊牧民

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問題に関する文献をひっくり返して、私はいくつかのことに気づきました:1)可能な代替名:制約付き最短パス(CSP)、サービス品質ルーティング(QoS)2)「標準」問題は各エッジでコストを使用します、そして、最短経路のコストの合計に対する一定の限界3)問題は非循環グラフ上でNP完全です
Daniel Apon

これは制約付きの最短経路ではありません。CSPには、疑似多項式の時間解があります。
Saeed、

回答:


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この(古い)質問にまだ興味があるかどうか、コメントで指定したリソースの制約をよく理解しているかどうかはわかりません。ただし、問題(通常のRCSP問題とは少し異なります)は、最大次数3の平面(無向または有向または有向非巡回)グラフのNP完全であるようです。

簡単な削減は3-SATからです。式所与nは変数X 1X Nm個のC 1C mφnx1,...xnmC1,...Cメートル

  • リソース制約セット追加との2つの頂点それぞれの正リテラルのためのx Kφ及びリソース制約セットM - Kとの2つの頂点それぞれ負のリテラルˉ X KにおけるφをMk+バツkφMkバツ¯kφ
  • ソースノードからグラフの構築を開始と各変数のxはiが二つにパスを分割:上側のトラバース全ての一つの頂点M - K負に対応するリテラルそのˉ X K。下の方は 、正のリテラルx kに対応するすべてのM + kの 1つの頂点をトラバースします。sバツMkバツ¯kMk+バツk
  • 次いで、毎平行にトラバース3つの頂点のリテラルに対応する3行のパスを分割CのJとその対応するから採取されたM +のK又はM - KCjCjMk+Mk
  • 最後に、シンクノード追加します。t

からtへのパスは、元の式が満足できる場合にのみ存在します(つまり、一般性を失うことなく、長さ| V |のパスを要求できます)。st|V|

非公式に変数セクションをトラバースするときに、上の行(真の割り当て)を選択した場合、後でトラバースするために使用できる頂点も含むすべてのM kリソース制約セットの頂点の1つを「使用」する必要があります。 (満たす)を含む句ˉ X I。下の線を選択する場合(false割り当て)、すべてのM + kリソース制約セットの頂点の1つを「使用」する必要があります。この頂点は、x iを含む節をトラバース(満たす)するために後で使用できる頂点も含みます。バツMkバツ¯Mk+バツ。各節をトラバースするとき、3つの頂点の少なくとも1つは、まだ「使用」されていない含まれている必要があります(つまり、少なくとも1つは節を満たすために使用できます)。Mk

次の図は、削減をより明確にするはずです。リソース制約セットは、異なる色で表されます(すべての色に対して正確に2つの頂点があります)。Mk

ここに画像の説明を入力してください

C 2 = X 2ˉ X 3X 4 C 3 = ˉ X 1X 3ˉ X 2C1=バツ1バツ¯2バツ
C2=バツ2バツ¯バツ4
C=バツ¯1バツバツ¯2

また、グラフを有向、非循環、2部グラフにすることも簡単にできます。詳細が必要な場合(または問題を完全に誤解している場合はお知らせください:-)。

Saaedが指摘したように、問題はに関して固定パラメーターで扱いやすい(制約付きノードのすべての可能なサブセットを考慮し、組み合わせごとに最短経路アルゴリズムを実行する)。k


k

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@Saeed:そうです、質問を編集します。私はyEd(javaアプリ)を使用しています... tikz(TikZiTを使用)で作成されたものと比較した場合、プロの図面は表示されませんが、スケッチを非常に高速に描画できます(上記の場合、約5分かかりました)。
Marzio De Biasi 2014年

ありがとう;)多くの場合、高速描画のためのツールが必要ですが、これで十分だと思います。
Saeed
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