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点代数上最小约束满足问题的参数化复杂性

数据结构与算法 2024-05-08 v2

摘要

点代数上的最小代价约束满足问题(MinCSP)的输入包含一组变量、形如 x<yx < yx=yx = yxyx \leq yxyx \neq y 的约束集合,以及一个预算 kk。目标是检查是否可以为变量赋予有理数值,同时破坏总代价至多为 kk 的约束。该问题推广了若干著名的图分离与横截问题:MinCSP(<)(<) 等价于有向反馈弧集,MinCSP(<,)(<,\leq) 等价于有向子集反馈弧集,MinCSP(=,)(=,\neq) 等价于边多割,MinCSP(,)(\leq,\neq) 等价于有向对称多割。除平凡情形外,在唯一博弈猜想下,对于 Γ{<,=,,}\Gamma \subseteq \{<,=,\leq,\neq\} 的 MinCSP(Γ)(\Gamma) 即使在常数因子内近似也是 NP 难的。因此,我们在以解代价 kk 为自然参数的参数化下研究该问题的参数化复杂性。我们得到了完整的分类:若 Γ{<,=,,}\Gamma \subseteq \{<,=,\leq,\neq\} 同时包含 \leq\neq,则 MinCSP(Γ)(\Gamma) 是 W[1]-难的,否则它是固定参数可处理的。对于肯定情形,我们求解了 MinCSP(<,=,)(<,=,\neq),推广了有向反馈弧集与边多割及其加权版本的 FPT 结果。我们的算法通过将问题归约为布尔 MinCSP 来求解,而后者又通过流增广求解。对于下界,我们证明了有向对称多割是 W[1]-难的,解决了一个开放问题。

关键词

引用

@article{arxiv.2310.05839,
  title  = {Parameterized Complexity of MinCSP over the Point Algebra},
  author = {George Osipov and Marcin Pilipczuk and Magnus Wahlström},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2310.05839},
  year   = {2024}
}