बहुपदीय समय में गणितीय कार्यक्रमों को किस कक्षा में हल किया जा सकता है?


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मैं निरंतर अनुकूलन साहित्य और टीसीएस साहित्य से उलझन में हूं कि किस प्रकार के (निरंतर) गणितीय कार्यक्रमों (एमपी) को कुशलता से हल किया जा सकता है, और जो नहीं कर सकते। निरंतर अनुकूलन समुदाय का दावा है कि सभी उत्तल कार्यक्रमों को कुशलता से हल किया जा सकता है, लेकिन मेरा मानना ​​है कि "कुशल" की उनकी परिभाषा टीसीएस की परिभाषा से मेल नहीं खाती है।

यह प्रश्न पिछले कुछ वर्षों में मुझे बहुत परेशान कर रहा है, और मुझे इसका स्पष्ट उत्तर नहीं मिल रहा है। मुझे आशा है कि आप मुझे एक बार और सभी के लिए इसे निपटाने में मदद कर सकते हैं: सांसदों के कौन से वर्ग बहुपद में बिल्कुल हल हो सकते हैं और किस माध्यम से; और सांसदों के इष्टतम समाधान का अनुमान लगाने के बारे में क्या जाना जाता है कि हम बहुपद में बिल्कुल हल नहीं कर सकते हैं?

नीचे, मैं इस सवाल का अधूरा जवाब देता हूं जो कुछ स्थानों पर संभवतः गलत भी है, इसलिए मुझे आशा है कि आप मुझे उन बिंदुओं पर सत्यापित और सही कर सकते हैं जहां मैं गलत हूं। इसमें कुछ सवाल भी हैं जिनका मैं जवाब नहीं दे सकता।

हम सभी जानते हैं कि दीर्घवृत्तीय प्रोग्रामिंग को बहुपद के समय में, दीर्घवृत्त विधि या एक आंतरिक बिंदु विधि द्वारा और बाद में कुछ गोलाई प्रक्रिया चलाकर हल किया जा सकता है। रैखिक प्रोग्रामिंग को समय की बहुपदों में भी हल किया जा सकता है जब किसी बड़ी मात्रा में रैखिक बाधाओं के साथ एलपी के एक परिवार का सामना करना पड़ रहा है, जब तक कि कोई इसके लिए "जुदाई का दाना" प्रदान नहीं कर सकता है: एक अल्पविराम जो एक बिंदु देता है , या तो यह निर्धारित करता है कि वह बिंदु संभव है या हाइपरप्लेन को आउटपुट करता है जो बिंदु को संभव बिंदु के पॉलीहेड्रॉन से अलग करता है। इसी प्रकार, एलपी के परिवार को किसी भी बड़ी मात्रा में चर के साथ सामना करते समय बाधाओं की संख्या में बहुपद में रैखिक प्रोग्रामिंग, अगर कोई इन एलपी के दोहरे के लिए एक अलग एल्गोरिथ्म प्रदान करता है।

दीर्घवृत्त विधि भी बहुपद समय में द्विघात कार्यक्रमों को हल करने में सक्षम है, यदि उद्देश्य फ़ंक्शन में मैट्रिक्स सकारात्मक (अर्ध?) निश्चित है। मुझे संदेह है कि, जुदाई ओरेकल ट्रिक का उपयोग करके, हम कुछ मामलों में भी ऐसा कर सकते हैं यदि हम एक अविश्वसनीय संख्या में बाधाओं से निपट रहे हैं। क्या यह सच है?

लेसी सेमीफाइनल प्रोग्रामिंग (एसडीपी) ने टीसीएस समुदाय में बहुत लोकप्रियता हासिल की है। एक उन्हें आंतरिक बिंदु विधियों, या दीर्घवृत्त विधि का उपयोग करके मनमानी परिशुद्धता तक हल कर सकते हैं। मुझे लगता है, एसडीपी को समस्या के कारण हल नहीं किया जा सकता है कि वर्गमूल की गणना वास्तव में नहीं की जा सकती है। (?) क्या यह सही होगा यदि मैं कहता हूं कि एसडीपी के लिए एक एफपीटीएएस है? मैंने ऐसा कहीं नहीं देखा है, इसलिए शायद यह सही नहीं है। पर क्यों?

हम एलपी को बिल्कुल हल कर सकते हैं और एसडीपी मनमानी परिशुद्धता तक कर सकते हैं। शंकु कार्यक्रमों के अन्य वर्गों के बारे में क्या? क्या हम दूसरे क्रम के शंकु कार्यक्रमों को मनमाने ढंग से परिशुद्धता तक हल कर सकते हैं, दीर्घवृत्त विधि का उपयोग कर सकते हैं? मुझे नहीं पता।

सांसदों के कौन से वर्ग पर हम दीर्घवृत्त विधि का उपयोग कर सकते हैं? ऐसे सांसद को ऐसे गुणों की क्या आवश्यकता होती है जिससे उसे संतुष्ट किया जा सके कि एक उत्तर को मनमाने ढंग से सटीक किया जा सके, और बहुपद समय में एक सटीक समाधान प्राप्त करने के लिए हमें किन अतिरिक्त गुणों की आवश्यकता है? आंतरिक बिंदु विधियों के लिए समान प्रश्न।

ओह, और आखिरकार, यह क्या है जो निरंतर ऑप्टिमाइज़र का कहना है कि उत्तल कार्यक्रमों को कुशलता से हल किया जा सकता है? क्या यह सच है कि उत्तल कार्यक्रम का एक मनमाना-सटीक उत्तर बहुपद समय में मिल सकता है? मेरा मानना ​​है कि इसलिए, "कुशल" की उनकी परिभाषा किन पहलुओं से अलग है?

किसी भी योगदान की सराहना की है! अग्रिम में धन्यवाद।


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इस सवाल का शीर्षक बहुत व्यापक है; ऐसा लगता है कि आप वास्तव में जानना चाहते हैं कि क्या उत्तल कार्यक्रमों को वास्तव में बहुपद में हल किया जा सकता है।
पीटर शोर

Seconded। बार्ट, शायद आप चीजों को विशिष्ट प्रश्नों में तोड़ सकते हैं?
सुरेश वेंकट

पीटर और सुरेश, इन सुझावों के लिए धन्यवाद। मैंने जो लिखा उससे यह माना जाता है कि मैं केवल इस सवाल में दिलचस्पी नहीं रखता कि उत्तल कार्यक्रमों को हल किया जा सकता है या पॉली-टाइम में लगाया जा सकता है। मैं मूल रूप से दीर्घवृत्त और आंतरिक बिंदु विधियों की सीमाओं में दिलचस्पी रखता हूं, और मैं उम्मीद कर रहा हूं कि कोई व्यक्ति ठीक से जानता है कि सांसदों के कौन से वर्ग वे कुशलता से काम करते हैं। मैं यह पूछता हूं क्योंकि इस पर साहित्य का वर्तमान शरीर इस बारे में (मेरे लिए) स्पष्ट नहीं है।
बार्ट

व्यक्तिगत रूप से, मुझे लगता है कि एक ही स्थान पर इसका अच्छा अवलोकन करना अच्छा होगा (जैसे कि इस स्टैकएक्सचेंज प्रश्न का उत्तर)। मुझे भी यह एक सुसंगत प्रश्न जैसा लगता है। हालाँकि, जब मैं स्टैकटेक्नेन्ज के लिए नया हूं, तो मैं यहां की संस्कृति और नैतिकता से परिचित नहीं हूं .. इसलिए यदि आप जोर देते हैं, तो मैं यह पता लगाने की कोशिश करूंगा कि इस प्रश्न को कई छोटे प्रश्नों में कैसे विभाजित किया जाए।
बार्ट

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मुझे लगता है कि इस प्रश्न का दायरा बहुत व्यापक है, जिसका उत्तर है। दीर्घवृत्त और आंतरिक बिंदु विधियों की सीमा एक अच्छा प्रश्न होगा, और उत्तल कार्यक्रमों के लिए क्या किया जा सकता है यह एक अच्छा प्रश्न है, लेकिन यदि आप एल्गोरिथ्म के प्रकार या कार्यक्रम के प्रकार को निर्दिष्ट नहीं करते हैं, तो आप मूल रूप से पूछ रहे हैं। आपके उत्तर में निरंतर अनुकूलन के पूरे क्षेत्र के सारांश के लिए, और यह बहुत असंभव है। यह छोटा मैदान नहीं है। हालाँकि, यदि आप अपना प्रश्न छोड़ देते हैं, तो यह बहुत संभव है कि आपको एक और अच्छा आंशिक उत्तर मिलेगा।
पीटर शोर

जवाबों:


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मैं इस भाग का उत्तर दे सकता हूं:

क्या यह सही होगा अगर मैं कहूं कि एसडीपी के लिए एक एफपीटीएएस है? मैंने ऐसा कहीं नहीं देखा है, इसलिए शायद यह सही नहीं है। पर क्यों?

कथन सही है, लेकिन हम अक्सर इसे नहीं देखते हैं क्योंकि एक मजबूत वक्तव्य रखता है और इस कमजोर बयान की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण है।

एक एफपीटीएएस एक बहुपद-समय एल्गोरिथ्म है जो एक समस्या और एक सटीकता पैरामीटर 1 k दिया जाता है , एक (1 + 1 / k ) -approximate समाधान का उत्पादन करता है।

लेकिन एसडीपी के लिए, दीर्घवृत्त विधि और आंतरिक बिंदु विधि बहुपद-काल एल्गोरिदम प्रदान करते हैं, जो एक समस्या और सटीकता पैरामीटर 1 k , आउटपुट a (1 + 2 - k ) -approximate समाधान प्रदान करते हैं। ध्यान दें कि एफपीटीएएस के लिए आवश्यक होने की तुलना में सन्निकटन कारक बहुत बेहतर है।


दीर्घवृत्त विधि और आंतरिक-बिंदु विधियों को बहुपद समय में चलाने के लिए अतिरिक्त स्थितियों की आवश्यकता होती है।
योशियो ओकामोटो

इस के लिए धन्यवाद, Tsuyoshi! योशियो, क्या आप स्पष्ट कर सकते हैं कि आपका इससे क्या मतलब है? क्या आप वास्तव में इसका मतलब यह है कि विशेष रूप से एसडीपी पर आवश्यक शर्तें हैं, क्योंकि अन्यथा एसडीपी को पॉली-टाइम में उस तरह नहीं लगाया जा सकता है? यह उस मामले में मेरे लिए आश्चर्य की बात है, और मुझे इन स्थितियों के बारे में जानने में दिलचस्पी होगी। धन्यवाद।
बार्ट

@Bart: उदाहरण के लिए, यदि आप Lovasz cs.elte.hu/~lovasz/semidef.ps द्वारा लेक्चर नोट्स देखते हैं, तो आप Theorem 3.7 (पेज 19) के बारे में बात कर सकते हैं, जो उत्तल न्यूनता के लिए दीर्घवृत्तीय पद्धति की चल रही बाध्यता के बारे में है। । वहां, कुछ तकनीकी धारणाएं लगाई जाती हैं।
योशियो ओकामोटो

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rRlogR/r

इसके लिए बहुत - बहुत धन्यवाद। यह मेरे सवाल का एक बहुत बड़ा हिस्सा है। ऐसा लगता है कि यह ज्ञान सैद्धांतिक कंप्यूटर वैज्ञानिकों के लिए एक बहुत ही उपयोगी उपकरण हो सकता है, जबकि अभी भी यह मुझे लगता है कि यह बिल्कुल भी ज्ञात नहीं है, और लगभग कहीं भी नहीं कहा गया है। अजीब।
बार्ट

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मैं नहीं जानता कि क्या सभी उत्तल समस्याएं पी में हैं, लेकिन मैं एक संबंधित प्रश्न का उत्तर दे सकता हूं: गैर-रूपांतरण अनुकूलन एनपी-हार्ड है। देखें "एक नकारात्मक के साथ द्विघात प्रोग्रामिंग eigenvalue एनपी कठिन है"

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