为什么FPTAS中的所有问题也都在FPT中?


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根据Wikipedia关于多项式时间近似方案的文章

FPTAS中的所有问题都是固定参数可处理的。

这个结果令我惊讶-这些类似乎彼此完全不同。FPTAS通过问题的容易程度来表征问题,而FPT通过问题相对于某些参数的困难来表征问题。不幸的是,维基百科(在我问这个问题时)并未对此进行引用。

是否有此结果的标准证明?还是有我可以查阅的资料来了解有关此连接的更多信息?


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这是Cai和Chen(JCSS97)的一个定理,指出“ 如果NP优化问题具有完全多项式时间近似方案,那么它是固定参数可处理的。 ”请参见NP优化的固定参数可牵引性和近似性问题
2013年

而且,当然,作为推论,您将获得“ 在均匀归约条件下为难的NP优化问题,除非否则没有完全多项式时间近似方案W [ 1 ] = F P TW[1]W[1]=FPT ”。
2013年

@PålGD-尽管看起来参数化的选择似乎有些武断。他们选择参数作为问题输入的最佳解决方案的值。我认为这在技术上是可行的,尽管从理论上讲并不是很令人满意。
templatetypedef

卢克·麦蒂森(Luke Mathieson)在下面给出了一个很好的答案,我认为足以回答您的问题。
2013年

Answers:


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实际上会有更强的结果;一个问题是在类,如果它有一个FPTAS 1:一个 -近似在所界定的时间运行(即大小和近似因子均为多项式)。有一个更通用的类放宽了绑定到 -本质上是近似因子的类似运行时间。 ε Ñ + 1FPTASεEPTASf1(n+1ε)O(1)EPTAS˚FPŤf(1ε)nO(1)FPT

显然的一个子集,并将其结果是的一个子集在以下意义:E P T A S E P T A S F P TFPTASEPTASEPTASFPT

定理 如果一个NPO问题有一个Π eptas,由解的成本参数化是固定参数可处理的。ΠΠ

该定理和证明在Flum&Grohe [1]中以定理1.32(pp。23-24)给出,他们将其归因于Bazgan [2],这使得它比Cai&Chen的弱结果要早两年(但在法国,技术报告)。

我将给出一个证明的草图,因为我认为这是一个很好的定理证明。为简单起见,我将制作最小化版本,只是在头脑上进行适当的反转以最大化。

证明。让是eptas为,那么我们就可以构造一个参数化算法为参数由溶液成本如下:给定的输入,我们运行输入,其中我们设置(即,我们选择边界近似值)。让是解决方案,是成本和是实际的近似比到Π ' Π ķ X ķ X ε = 1AΠAΠk(x,k)Ax 1+1ε:=1k+1 Ÿ成本Xÿÿ- [R Xÿÿ选择X成本Xÿ=- [R Xÿ选择X1+1k+1ycost(x,y)yr(x,y)yopt(x),即。cost(x,y)=r(x,y)opt(x)

如果,则显然接受。如果,则将其拒绝为因为是一个eptas选择X 成本X ÿ ķ 成本X ÿ > ķ - [R X ÿ 1 + 1cost(x,y)kopt(x)cost(x,y)kcost(x,y)>kr(x,y)1+1k+1A

opt(x)=cost(x,y)r(x,y)k+11+1k+1>k

当然,您可以简单地从是eptas得到的运行时间。AA

当然,正如Pål所指出的那样,参数化的硬度结果意味着除非存在某些塌陷,否则任何eptas都不存在,但是中没有eptas(甚至ptas)存在问题,因此是集(在定理的意义上)。E P T A S F P TFPTEPTASFPT

脚注:

  1. 一个FPTAS(等同eptas贸易协定)是具有如上述限定的运行时间的近似方案。所述 (当量,)是该组中的问题具有这样的方案。E P T A S P T A S N P OFPTASEPTASPTASNPO

[1]:J. Flum和M. Grohe,参数化复杂度理论,Springer,2006年。
[2]:C. Bazgan。Schémasd'approximation etcomplexitéparamétrée,Rapport de DEA,巴黎南大学,1995年。

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