单纯形算法的病理实例结构


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据我了解,所有人都知道单纯形算法的确定性枢轴规则具有特定的输入,在该输入上算法需要指数时间(或至少不是多项式)才能找到最佳值。让我们称这些实例为“病态的”,因为通常(即在大多数输入上)单纯形算法会很快终止。我记得在我的数学编程课程中,针对特定规则的病理实例的标准示例是高度结构化的。我的一般问题是,这是否是特定示例的人工产物,还是一般而言是病理性实例的特征?

诸如平滑分析扩展它的多项式时间算法之类的结果都依赖于扰动输入---这表明病理示例非常特殊。因此,病理实例高度结构化的直觉似乎并不遥不可及。

有人对此有任何具体见解吗?还是对现有作品的一些参考?我一直对“结构化”的含义含糊其词,以使其尽可能地具有包容性,但是有关如何更好地确定“结构化”的建议也很有用。任何建议或参考,不胜感激!


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我不确定我是否理解您的问题,但“结构化”的反面似乎是“随机的”。如果对于某些随机实例,具有特定旋转规则的单纯形算法已经无效(根据某些自然分布,可能性很大) ),可能人们不愿意为该特定的旋转规则构造一个不好的例子,因为该特定的旋转规则几乎没有用。
伊藤刚(Tsuyoshi Ito)2010年

您是在问:对于固定的旋转规则,随机实例发生病理性的机率是多少?即算法的平均情况分析?
卡夫

我不是在问随机实例是病理性的可能性。我真的只是在问病理实例是否具有特殊的结构。正如Tsuyoshi指出的那样,无论如何,我都应该将其真正地限制在“好的”枢轴规则上。关于如何使其更清晰的任何建议?
Artem Kaznatcheev

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我相信很多病理实例都是立方体,它们的侧面都受到了恶意的干扰,但是我在很久以前就看过它,以至于我的记忆可能是完全错误的。
彼得·索尔

Answers:


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Amenta和Ziegler证明了所有当前已知的单纯形指数时间实例的构造均遵循一种称为“变形产品”的特定结构:

Amenta和Ziegler的变形产品和多面体最大阴影

但是,我认为没有理由相信所有单纯形的不良实例都具有这种结构。这可能只是研究过程的产物:

  1. Klee和Minty找到了第一个指数时间示例。
  2. 其他研究人员研究了Klee和Minty的技术,并将其扩展到其他关键规则。他们自然会选择阻力最小的路径,并尽可能接近Klee-Minty立方体。
  3. 一旦有人为关键规则找到一个不好的例子,人们就没有动力去寻找更多的例子。结果,我们所知道的所有不好的例子都具有相似的结构。

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我一直很喜欢数学问题的社会学答案;)。感谢您的回答!我将仔细研究AmentaZiegler1996,您知道96年以来的结果在变形产品上的效果很好吗?我发现诺曼·扎德(Norman Zadeh,1980年和2009年)的一篇论文甚至在80年代的版本中[ stanford.edu/group/SOL/reports/OR-80-27.pdf ]都提到了克服变形产品的构造。
Artem Kaznatcheev

在Nina和Gunter正式将其变形之前的几十年,“变形产品”显然是LP社区中的直觉概念。当然,这是对Klee-Minty立方体的准确描述!
杰夫斯(Jeffε)2010年

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另见“抽象立方体”,这可以看作是Amenta和齐格勒的变形产品的组合表兄弟Matoušek和萨博的随机EDGE指数下限:portal.acm.org/citation.cfm?id=1033164
Jeffε
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