设置优化问题-它是否完整?


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给出集合S={e1,⋯,en}。对于每个元素ei,权重wi>0,成本ci>0。目标是找到子集M尺寸的k最大化以下目标函数:

∑ei∈Mwi+∑ei∉Mwici∑ei∉Mci
。

问题是NP难吗?

由于目标函数看起来很奇怪,因此有助于解释目标函数的应用。

假设我们有n项e1至en并且清单中每个对象e i都有ci副本。我们有一些客户,他们对这些物体的重量w i感兴趣,这意味着w i更大的物体更受欢迎。我们有一个在线销售系统,我们需要正确回答客户的要求。我们无法通过物体的形状识别物体(它们看起来都一样!)。但是我们有一些分类器可以找到它们。每个分类器可用于检测对象的副本。我们旨在运行k分类器,以最大程度地提高客户的满意度。Ë一世w一世w一世

PS:这可能是考虑的情况下有用的对于所有我≤ Ñ ; 但是,我不确定。[ 我错了!根据这个假设在P中 ]w一世C一世=p一世≤ñ


正确的术语小于或等于不在M中的元素的最大权重。因此,如果元素的权重较大,最好将其放在M中,而不是浪费掉。因此,M应该由权重为k的元素组成。对?
— zotachidil 2012年

这是不正确的,因为成本也很重要。考虑以下示例:
— Nasooh 2012年

w1 = 50,c1 = 80-w2 = 40,c2 = 15-w3 = 10,c3 = 5。对于等于1的k,选择e2比e1更有利。
— Nasooh 2012年

你是对的。嗯...
— zotachidil 2012年

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感谢您尝试解释动机。不幸的是,我对您的解释和目标函数之间的联系仍然不清楚,但是我想我必须对当前的解释感到满意,以使问题保持​​在合理的范围内。
— 伊藤刚(Tsuyoshi Ito)2012年

Answers:


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下面的答案表明,该问题的一种特殊情况可以在多项式时间内解决。这并不能完全回答帖子中的问题,但是可以对NP硬度证明可能需要的内容提供一些见解,并可能引起对该帖子的更多兴趣...

观察。 帖子中的问题有一个算法,在给定每个是整数的情况下,该算法在n和D = ∑ i c i的时间多项式中运行。C一世ñd=∑一世C一世

证明草图。 修复任何输入其中瓦特,Ç ∈ [R Ñ +和(WLOG) 小号= { 1 ,2 ,... ,Ñ }。稍微改写这个问题,我们的目标是要找到中号⊆ 小号尺寸的ķ最大化Σ 我∈ 中号 W¯¯ 我Ç 我(小号,w,C,ķ)w,C∈[R+ñ小号={1个,2,…,ñ}中号⊆小号ķ。∑一世∈中号w一世C一世∑一世∈中号C一世-∑一世∈中号w一世

考虑下面的动态程序。对于任何整数与0 ≤ d 1 ≤ d 2 ≤ d,0 ≤ ķ ≤ ķ,和ķ ≤ 米≤ Ñ,定义 φ (d 1,d 2,ķ ,米)= 最大{ Σ 我∈ 中号瓦特(d1个,d2,ķ,米)0≤d1个≤d2≤d0≤ķ≤ķķ≤米≤ñ 所需的解是 max d ϕ(d,d,K,n)。

ϕ(d1个,d2,ķ,米)=最大值{∑一世∈中号w一世(C一世/d1个-1个) : 中号⊆[米],|中号|=ķ,∑一世∈中号C一世=d2}。
最大值dϕ(d,d,ķ,ñ)

将的可能解划分为包含m和不包含m的解,我们得到递归 ϕ (d 1,d 2,k ,m )= max { ϕ (d 1,d 2 − c m,k − 1 ,m − 1 )+ w mϕ(d1个,d2,ķ,米)米 我们将边界案例作为练习。

ϕ(d1个,d2,ķ,米)=最大值{ϕ(d1个,d2-C米,ķ-1个,米-1个)+w米(C米/d1个-1个)ϕ(d1个,d2,ķ,米-1个)。

子问题的数量为,并且每个递归的右侧都可以在恒定的时间内求值,因此该算法在n和D中以时间多项式运行。◻Ø(ñ2d2)ñd  ◻

结果。 除非P = NP,否则显示NP硬度的任何减小都将减小为不是n中的多项式的情况。dñ

备注。除非我错了,有也是在后的问题PTAS,根据四舍五入的的,然后使用动态规划。但是,正如帖子中所问的那样,PTAS的存在与问题是否是NP难题没有直接关系。w一世

w一世=C一世一世中号ķ


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w一世=C一世(∑一世≠Ĵ∉中号w一世wĴ)/(∑一世∉中号w一世)中号w一世

@WillardZhan,是的,这似乎是正确的。
— Neal Young

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您在询问无限制的功能最大化吗?

真的很简单。如果M是最大集合,则它是最佳解决方案。无需计算任何东西。

这个问题似乎类似于背包问题,顺便说一下,这是NP。


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问题是“大小为k的子集M”。
— 伊藤刚(Tsuyoshi Ito)
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