We address the problem of computing a Steiner Arborescence on a directed hypercube, that enjoys a special connectivity structure among its node set but is exponential in $m$ size rendering traditional Steiner tree algorithms inefficient. Even though the problem was known to be NP-complete, parameterized complexity of the problem was unknown. With applications in evolutionary tree reconstruction algorithms and incremental algorithms for computing a property on multiple input graphs, any algorithm for this problem would open up new ways to study these applications. In this paper, we present the first algorithms, to the best our knowledge, that prove the problem to be fixed parameter tractable (FPT) wrt two natural parameters -- number of input terminals and penalty of the arborescence. These parameters along with the special structure of the hypercube offer different trade-offs in terms of running time tractability vs. approximation guarantees that are interestingly additive in nature. Given any directed $m$-dimensional hypercube, rooted at the zero node, and a set of input terminals $R$ that needs to be spanned by the Steiner arborescence, we prove that the problem is FPT wrt the penalty parameter $q$, by providing a randomized algorithm that computes an optimal arborescence $T$ in $O\left(q^44^{q\left(q+1\right)}+q\left|R\right|m^2\right)$ with probability at least $4^{-q}$. If we trade-off exact solution for an additive approximation one, then we can design a parameterized approximation algorithm with better running time - computing an arborescence $T$ with cost at most $OPT+(\left|R\right|-4)(q_{opt}-1)$ in time $O\left|R\right|m^2+1.2738^{q_{opt}})$. We also present a dynamic programming algorithm that computes an optimal arborescence in $O(3^{\left|R\right|}\left|R\right|m)$ time, thus proving that the problem is FPT on the parameter $\left|R\right|$.


翻译:我们解决了在定向超立方体上计算 Steiner Arborescence 的问题, 它在节点设置中拥有特殊的连接结构, 但以美元为单位, 使传统 Steiner 树算法效率低下。 尽管问题已知为NP- 完成, 但问题复杂的参数并不为人所知。 在进化树重建算法和在多个输入图中计算属性的递增算算法中, 任何这个问题的算法都将打开新的方法来研究这些应用程序。 在本文中, 我们根据我们的最佳知识, 第一次算法( 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为单位, 以美元为美元为单位, 以美元 美元为美元 的汇率计算一个问题, 。

0
下载
关闭预览

相关内容

FPT:International Conference on Field-Programmable Technology。 Explanation:现场可编程技术国际会议。 Publisher:IEEE。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/fpt/
【经典书】凸优化:算法与复杂度,130页pdf
专知会员服务
80+阅读 · 2021年11月16日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2019年4月15日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
8+阅读 · 2018年12月28日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年11月30日
Arxiv
0+阅读 · 2021年11月29日
Arxiv
7+阅读 · 2020年6月29日
VIP会员
相关资讯
已删除
将门创投
5+阅读 · 2019年4月15日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
Ray RLlib: Scalable 降龙十八掌
CreateAMind
8+阅读 · 2018年12月28日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
【学习】Hierarchical Softmax
机器学习研究会
4+阅读 · 2017年8月6日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员