使用集合联合的共识聚类


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我已经在MathOverflow上发布了这个问题,但是据我所知,它仍然是开放的,因此我将其重新发布在这里,希望是有人听说过它。

问题陈述

让,Q和- [R是三个分区成p非空部分(表示为P ħ的,Q 我的和- [R Ĵ该组的){ 1 ,2 ,... ,Ñ }。找出使p ∑ i = 1 | 1最小的两个置换π和σ 。P 我 ∪ Q π 我 ∪ [R σ 我 | 。PQRpPhQiRj1,2,…,nπσ

∑i=1p|Pi∪Qπi∪Rσi|.

问题

1)这个问题(或相应的决策问题)的复杂性是什么?

2)如果问题确实是在多项式时间内可解,它为任意数量的保持真实分区的?k≥4

之前的工作

Berman,DasGupta,Kao和Wang(http://dx.doi.org/10.1016/j.ipl.2007.06.008)研究了分区的类似问题,但在上述总和中使用成对Δ代替了∪。他们证明,即使每部分只有两个元素,对于k = 3来说,问题也是MAX-SNP-hard的,方法是将三次图中的MAX-CUT简化为问题的特殊情况,并给出(2 − 2 / k ) -任意k的近似值。到目前为止,我还无法在文献中找到我的问题,也无法适应他们的证明。kΔ∪k=3(2−2/k)k

简易子案例

我发现在多项式时间内可以解决的一些子情况:

  • 情况 ;k=2
  • 对于任何k,情况 ;p=2ķ

此外,当,没有任何两个器件相等并且所有的部件具有大小2,我们具有下界3 p + 1(我不知道它是否紧)。ķ=323p+1个

Answers:


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问题是NP难。通过减少以下问题来证明:

给定一个三方图表与Ñ顶点每个部分,在那里Ñ在顶点不相交三角形ģ?GññG

这就是简化:给定上述问题的一个实例,让A 1,A 2,A 3表示G的每个部分的顶点集,而E i j则是A i和A j之间的边集。另外,数每部分的顶点通过1 ,... ,Ñ。G一种1个一种2一种3GË一世Ĵ一种一世一种Ĵ1个,…,ñ

我们使用构造您的问题的实例 E (G )| + 中号,其中,中号是大量(比如说,中号= 10 | È (ģ )|),和p = Ñ + 1。第一| E (G )| { 1 ,… ,n }的元素对应于G的边缘。分区P定义如下:ñ=|Ë(G)|+中号中号M=10|E(G)|p=N+1|E(G)|{1,…,n}GP为我= 1 ,... ,Ñ是一组具有边缘的我的个顶点阿1作为它们的端点中的一个。显然,这些集是不相交的和他们的工会 ë 1 ,2 ∪ ë 1 ,3。P Ñ + 1是一切,即 ë 2 ,3 ∪ { | E (G )| + 1 ,… ,| ËPii=1,…,NiA1E1,2∪E1,3PN+1。类似地,我们定义 Q使用阿2代替甲1,和 - [R使用阿3代替甲1。E2,3∪{|E(G)|+1,…,|E(G)|+M}QA2A1RA3A1

现在,我们声称此实例的成本解决方案最多为当且仅当G具有N个不相交的三角形。看到这一点,第一通知,由于中号是大的,具有成本低的任何解决方案比2 中号必须映射P Ñ + 1到Q Ñ + 1和- [R Ñ + 1。这已经占| E (G )|3|E(G)|−3N+MGNM2MPN+1QN+1RN+1总成本的 M,所以我们剩下 2 | E (G )| - 3 Ñ。现在,请注意,每个 P i和每个 Q j的交集最多为1(并且类似地对于 P i和 R k以及对于 Q j和 R k)。因此,如果所有这些交点可以同时为1,则目标函数最小。这对应于 G中的N个不相交的三角形。|E(G)|+M2|E(G)|−3NPiQjPiRkQjRkNG

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