Many discrete optimization problems amount to select a feasible subgraph of least weight. We consider in this paper the context of spatial graphs where the positions of the vertices are uncertain and belong to known uncertainty sets. The objective is to minimize the sum of the distances in the chosen subgraph for the worst positions of the vertices in their uncertainty sets. We first prove that these problems are $\cal NP$-hard even when the feasible subgraphs consist either of all spanning trees or of all $s-t$ paths. In view of this, we propose an exact solution algorithm combining integer programming formulations with a cutting plane algorithm, identifying the cases where the separation problem can be solved efficiently. We also propose two types of polynomial-time approximation algorithms. The first one relies on solving a nominal counterpart of the problem considering pairwise worst-case distances. We study in details the resulting approximation ratio, which depends on the structure of the metric space and of the feasible subgraphs. The second algorithm considers the special case of $s-t$ paths and leads to a fully-polynomial time approximation scheme. Our algorithms are numerically illustrated on a subway network design problem and a facility location problem.


翻译:许多离散优化问题相当于选择一个最小重量的可行子图。 我们在本文件中考虑空间图的背景, 其中脊椎的位置不确定, 属于已知的不确定性组。 目标是尽量减少其不确定性组中脊椎最坏位置所选择的子图距离的总和。 我们首先证明这些问题是硬的$\cal NP$, 即使可行的子图由所有横跨的树木或所有$-t$路径组成。 有鉴于此, 我们提出一个精确的解算法, 将整形编程配方与切除的平面算法相结合, 确定分离问题可以有效解决的个案。 我们还建议两种多米时近似算法。 第一个是解决问题的名义对应方, 考虑双向最坏的距离。 我们首先研究由此产生的近比率, 取决于度空间和所有可行的子图的结构。 第二个算法考虑了美元- t$路径的特殊案例, 并导致一个完全极化的时间近似方案。 我们的算法是用数字说明地铁网络设计问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
122+阅读 · 2020年11月20日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3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
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月15日
Teaching Networks to Solve Optimization Problems
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月15日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Special Session Proposals
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年4月1日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
ACM TOMM Call for Papers
CCF多媒体专委会
2+阅读 · 2022年3月23日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3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
【推荐】SVM实例教程
机器学习研究会
17+阅读 · 2017年8月26日
相关基金
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员