Algoritmi di approssimazione per Set massimo indipendente su classi speciali di grafici


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Sappiamo che il Maximum Independent Set (MIS) è difficile da approssimare entro un fattore di per qualsiasi meno che P = NP. Quali sono alcune classi speciali di grafici per i quali sono noti algoritmi di approssimazione migliori?n1ϵϵ>0

Quali sono i grafici per i quali sono noti gli algoritmi del tempo polinomiale? So che per grafici perfetti questo è noto, ma ci sono altre classi di grafici interessanti?


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La versione esatta (non approssimativa) di questa domanda: cstheory.stackexchange.com/q/2503/109
András Salamon,

Risposte:


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C'è un elenco davvero fantastico di tutte le classi di grafici conosciute che hanno alcuni algoritmi non banali per MIS: vedi questa voce nel sito web delle classi di grafici.


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Tale elenco mira esclusivamente a algoritmi esatti. All'approssimazione, la classe maggiore potrebbe essere il PTAS su grafici planari, grafici di genere limitati e grafici senza H-minore.
Yixin Cao,

Grazie Suresh. L'elenco è abbastanza completo. Grazie anche a Yan per i risultati di approssimazione.
Arindam Pal,

2
i riferimenti corrispondenti sono: Brenda S. Baker: algoritmi di approssimazione per problemi NP-completi su grafici planari. J. ACM 41 (1): 153-180 (1994); David Eppstein: diametro e larghezza dell'albero nelle famiglie con grafici chiusi minori. Algorithmica 27 (3): 275-291 (2000); Erik D. Demaine, Mohammad Taghi Hajiaghayi, Ken-ichi Kawarabayashi: grafico algoritmico Teoria minore: decomposizione, approssimazione e colorazione. FOCS 2005: 637-646. Vedi anche: corsi.csail.mit.edu/6.889/fall11/lectures/L08.html e corsi.csail.mit.edu/6.889/fall11/lectures/L09.html
Christian Sommer

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Non ho una buona panoramica di questo problema, ma posso fare alcuni esempi. Un semplice algoritmo di approssimazione sarebbe quello di trovare un po 'di ordine dei nodi e selezionare avidamente i nodi per essere nel set indipendente se non sono stati selezionati dei suoi vicini precedenti nel set indipendente.

Se il grafico presenta degenerazione utilizzo dell'ordinamento degenerativo fornirà una approssimazione d . quindi per i grafici della degenerazione n 1 - ϵ abbiamo un'approssimazione abbastanza buona.ddn1ϵ

Esistono anche un paio di altre tecniche per approssimazioni che funzionano, ma non le conosco bene. Vedi: http://en.wikipedia.org/wiki/Baker%27s_technique e http://courses.engr.illinois.edu/cs598csc/sp2011/Lectures/lecture_7.pdf

Per gli algoritmi polinomiali che risolvono esattamente i problemi Il link fornito da Suresh è il migliore. È difficile stabilire quali classi di grafi più interessanti siano.

Una classe che non troverai in quella lista è il complemento dei grafici -degenerate. Poiché la cricca massima può essere risolta in O ( 2 k n ) su grafici di degenerazione k, consultare http://en.wikipedia.org/wiki/Bron%E2%80%93Kerbosch_algorithm, in particolare il lavoro di Eppstein. Quindi l'insieme indipendente è polinomiale su G se il complemento di G ha degenerazione O ( log n ) .kO(2kn)kO(logn)


Come ha detto Mohammad Al-Turkistany nella sua risposta, i grafici planari cubici sono uno di quei grafici non perfetti in cui è possibile approssimare l'insieme indipendente. Tutti i grafici planari hanno la degenerazione al massimo 5 e i grafici del genere k hanno la degenerazione O (k) e quindi l'insieme indipendente può essere approssimato.
Martin Vatshelle,

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Per la classe dei grafici planari cubici, questo documento, Un algoritmo di approssimazione per il massimo problema di set indipendente nei grafici planari cubici di Elarbi Choukhmane e John Franco, fornisce un algoritmo di approssimazione temporale polinomiale. Il fattore di approssimazione del loro algoritmo è 6/7.


1
Ciò era già obsoleto per la tecnica di Baker (FOCS'83) al momento della sua pubblicazione nel 1986
David Eppstein,

4

Non ho controllato le risposte sopra, quindi mi scuso se c'è una sovrapposizione. Ecco un caso speciale in cui puoi risolverlo esattamente in tempo polinomiale. Se il tuo grafico G è un grafico lineare , esegui un algoritmo temporale polinomiale per trovare il grafico radice H, quindi trova una corrispondenza massima in H.


Entrambi i grafici a linee e il complemento dei grafici a linee sono polinomiali e sono inclusi nell'elenco fornito da Suresh Venkat.
Martin Vatshelle,

3

Nei grafici di intersezione geometrica, ci sono diverse approssimazioni interessanti, PTAS e algoritmi esatti sub-esponenziali. Vedi l'articolo di Wikipedia Set massimo disgiunto per un sondaggio.

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