पृष्ठभूमि
मान लीजिए कि मेरे पास पत्थर के दो समान बैच हैं । प्रत्येक संगमरमर रंगों में से एक हो सकता है , जहां । चलो रंग के पत्थर की संख्या को निरूपित प्रत्येक बैच में।ग ग ≤ n n मैं मैं
Let multiset एक बैच का प्रतिनिधित्व करता है। में आवृत्ति प्रतिनिधित्व , के रूप में भी लिखा जा सकता है ।{ n 1 ⏞ 1 , ... , 1 , ( १ एन १)
के विशिष्ट क्रमपरिवर्तन की संख्या द्वारा दिया जाता है बहुपद : \ left | \ मुचुअल फंड _ {\ एमएसएस} \ right | = \ binom {n} {N_1, n_2, \ डॉट्स, n_c} = \ frac {! N} { n_1! \, n_2! \ cdots n_c!} = n \ prod_ {i = 1} ^ c \ frac1 {n_i!}।
सवाल
वहाँ एक कुशल एल्गोरिथ्म उत्पन्न करने के लिए दो फैलाना, विच्छेदित क्रमपरिवर्तन और के यादृच्छिक पर है? (वितरण समान होना चाहिए।)
एक क्रमपरिवर्तन है फैलाना हर विशिष्ट तत्व के लिए करता है, तो के , के उदाहरण में लगभग समान रूप से बाहर स्थान दिया गया है ।
उदाहरण के लिए, मान लें कि ।
- फैलाना नहीं है
- निश्चित रूप से होगा
अधिक कठोरता से:
- यदि , तो में से "स्पेस आउट" करने का केवल एक उदाहरण है , इसलिए let ।i P Δ ( i ) = 0
- अन्यथा, में उदाहरण और उदाहरण के बीच की दूरी हो । उदाहरणों के बीच अपेक्षित दूरी को घटाएं , निम्न को परिभाषित करते हुए:
यदि समान रूप से में , तो शून्य होना चाहिए, या पर शून्य के बहुत पास होना चाहिए ।जे जे + 1 मैं पी मैं δ ( मैं , जे ) = घ ( मैं , जे ) - n
अब सांख्यिकीय को मापने के लिए परिभाषित करें कि हर कितना समान रूप से में रखा गया है । हम डिफ्यूज़ कहते हैं यदि शून्य के करीब है, या लगभग । (कोई एक थ्रेशोल्ड विशिष्ट to ताकि विसरित हो अगर )
इस बाधा एक सख्त वास्तविक समय शेड्यूलिंग बुलाया समस्या याद करते हैं पिनव्हील समस्या मल्टीसेट साथ (ताकि ) और घनत्व । उद्देश्य यह है कि चक्रीय अनंत अनुक्रम को शेड्यूल किया जाए ताकि लंबाई किसी भी क्रम में कम से कम एक उदाहरण । दूसरे शब्दों में, एक व्यवहार्य अनुसूची के लिए सभी आवश्यकता होती है ; if घना ( ) है, तो और । पिनव्हील की समस्या एनपी-पूर्ण प्रतीत होती है।
यदि की व्युत्पत्ति है, तो दो क्रमपरिवर्तन और विक्षिप्त हैं ; वह है, हर इंडेक्स लिए ।
उदाहरण के लिए, मान लें कि ।
- और विक्षिप्त नहीं हैं
- और विक्षिप्त हैं।
खोजपूर्ण विश्लेषण
मैं और के साथ मल्टीसेट्स के परिवार में दिलचस्पी रखता । विशेष रूप से, ।
संभावना है कि दो यादृच्छिक क्रमपरिवर्तन और की रहे विक्षिप्त 3% के बारे में है।
यह, के रूप में इस प्रकार है जहां गणना की जा सकती है वें Laguerre बहुपद: स्पष्टीकरण के लिए यहां देखें ।
संभावना है कि एक यादृच्छिक क्रमपरिवर्तन के है फैलाना , 0.01% के बारे में है मोटे तौर पर पर मनमाने ढंग से सीमा की स्थापना ।
नीचे के 100,000 नमूनों की एक अनुभवजन्य संभाव्यता का प्लॉट है जहां का एक यादृच्छिक क्रमपरिवर्तन है ।
मध्यम नमूना आकारों में, ।
संभावना है कि दो यादृच्छिक क्रमपरिवर्तन वैध हैं (दोनों विसरित और विक्षिप्त) ।
अक्षम एल्गोरिदम
एक सेट का एक यादृच्छिक व्युत्पन्न उत्पन्न करने के लिए एक आम "तेज" एल्गोरिदम अस्वीकृति-आधारित है:
कर पी ← random_permutation ( डी ) जब तक is_derangement ( D , P )पी वापस
लगभग पुनरावृत्तियों लेता है , क्योंकि वहाँ लगभग संभावित derangements हैं। हालाँकि एक अस्वीकृति-आधारित यादृच्छिक एल्गोरिथ्म इस समस्या के लिए कारगर नहीं होगा, क्योंकि यह पुनरावृत्तियों के आदेश पर ले जाएगा ।
ऋषि द्वारा उपयोग किए गए एल्गोरिथ्म में , एक मल्टीसेट का एक यादृच्छिक व्युत्पन्न "सभी संभावित व्युत्पत्तियों की सूची से यादृच्छिक पर एक तत्व चुनने से बनता है।" फिर भी यह अकुशल है, क्योंकि इसमें मान्य क्रमपरिवर्तन की गणना है, और इसके अलावा, किसी को भी कुछ भी करने के लिए एक एल्गोरिथ्म की आवश्यकता होगी।
आगे के प्रश्न
इस समस्या की जटिलता क्या है? क्या यह किसी भी परिचित प्रतिमान को कम किया जा सकता है, जैसे कि नेटवर्क प्रवाह, ग्राफ़ रंग, या रैखिक प्रोग्रामिंग?