We develop new approximation algorithms for classical graph and set problems in the RAM model under space constraints. As one of our main results, we devise an algorithm for d-Hitting Set that runs in time n^{O(d^2 + d/\epsilon})}, uses O((d^2 + d/\epsilon) log n) bits of space, and achieves an approximation ratio of O((d/{\epsilon}) n^{\epsilon}) for any positive \epsilon \leq 1 and any natural number d. In particular, this yields a factor-O(log n) approximation algorithm which runs in time n^{O(log n)} and uses O(log^2 n) bits of space (for constant d). As a corollary, we obtain similar bounds for Vertex Cover and several graph deletion problems. For bounded-multiplicity problem instances, one can do better. We devise a factor-2 approximation algorithm for Vertex Cover on graphs with maximum degree \Delta, and an algorithm for computing maximal independent sets which both run in time n^{O(\Delta)} and use O(\Delta log n) bits of space. For the more general d-Hitting Set problem, we devise a factor-d approximation algorithm which runs in time n^{O(d {\delta}^2)} and uses O(d {\delta}^2 log n) bits of space on set families where each element appears in at most \delta sets. For Independent Set restricted to graphs with average degree d, we give a factor-(2d) approximation algorithm which runs in polynomial time and uses O(log n) bits of space. We also devise a factor-O(d^2) approximation algorithm for Dominating Set on d-degenerate graphs which runs in time n^{O(log n)} and uses O(log^2 n) bits of space. For d-regular graphs, we show how a known randomized factor-O(log d) approximation algorithm can be derandomized to run in time n^{O(1)} and use O(log n) bits of space. Our results use a combination of ideas from the theory of kernelization, distributed algorithms and randomized algorithms.


翻译:我们为经典图形开发了新的近似算法,并在空间限制下设置了 RAM 模型中的问题。 作为我们的主要结果之一, 我们为 d- Hitting Set 设计了一个算法, 以时间运行 n ⁇ O( d ⁇ 2 + d/\\ epsilon}}}, 使用 O (d ⁇ 2 + d/\ epsilon) 空间比特, 并实现O (d/ d/ epsilon) 的近似比值, 并且为任何正( del) n=silon 和任何自然数 。 特别是, 这产生一个因子- O( log n) 的近效算法, 以时间运行 n\ (d) 时间比值运行 O( log 2 n), 以时间比值运行 Settle (n) 时间因子 和图形删除问题 。 对于交错的问题, 可以做更好的选择。 我们为 Vertex 的 We- d= lical lical- daldealation oration oration orations 和 we.

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