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关于标准形式的模整数线性问题和等价问题。 (英语) Zbl 07822724号

摘要:整数线性规划(ILP)领域的许多论文都致力于研究(max\{c^{top}x:Ax=b,\,x\in\mathbb{Z}^n_{geq0})类型的问题,其中\(A,b,c\)的所有项都是整数,由\(A\)和\(\VertA\Vert_{max})的行数参数化。这类问题以标准形式的ILP问题的名称命名,为某些整数向量添加了单词“有界”if(x\lequ)。最近,对于标准形式的有界和无界ILP问题,获得了许多新的稀疏性、逼近性和复杂性结果\[\最大值\{c^{top}x:b_l\leq Ax\leq b_r,\,x\in\mathbb{Z}^n\},\]其中,\(b_l\)和\(b_r\)是整数向量。我们假设整数矩阵(A\)有秩\(n,(n+m)\)行,\(n\)列,并通过\(m\)和\(Delta(A)\)将问题参数化,其中\。我们证明了任何标准形式的ILP问题都可以多项式化简为标准形式的某些ILP问题,保留了(m)和(Delta(A)),但反向化简并不总是可能的。更准确地说,我们以标准形式定义了一类广义ILP问题,其中包括一个附加的组约束,并证明了在标准形式下与ILP问题的等价性。我们推广了标准形式下ILP问题已知的稀疏性、接近性和复杂性边界。此外,有时,我们以规范形式加强了ILP问题的已知结果,有时我们给出了更短的证明。最后,我们考虑了\(m\in\{0,1\}\)的特殊情况。通过这种方法,我们给出了单形问题、背包问题和子集和问题的稀疏性、接近性和复杂性的专门界。

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参考文献:

[1] Schrijver,A.,线性和整数规划理论,1998年,奇切斯特:威利·Zbl 0970.90052号
[2] Storjohann,A.,Labahn,G.:整数矩阵的Hermite正规形式的渐近快速计算。1996年符号和代数计算国际研讨会论文集。ISSAC’96,第259-266页。美国纽约州纽约市计算机协会(1996年)。数字对象标识代码:10.1145/236869.237083·Zbl 0915.65033号
[3] 弗吉尼亚州格里巴诺夫;Malyshev,SD;议员帕尔达洛斯;Veselov,IS,FPT-整数规划相关问题的算法,J.Comb。最佳。,35, 1128-1146, 2018 ·Zbl 1417.90101号 ·doi:10.1007/s10878-018-0264-z
[4] Storjohann,A.:计算整数矩阵的Smith正规形式的近最优算法。收录于:1996年符号与代数计算国际研讨会论文集。ISSAC’96,第267-274页。美国纽约州纽约市计算机协会(1996年)。数字对象标识代码:10.1145/236869.237084·Zbl 0914.65043号
[5] 郑东伟,计算整数矩阵的Smith形式及相关问题的求解,2005,纽瓦克:特拉华大学
[6] 弗吉尼亚州格里巴诺夫;Chirkov,YA,带约束矩阵有界子项的单形上的宽度和整数优化,Optim。莱特。,10, 1179-1189, 2016 ·Zbl 1377.90059号 ·doi:10.1007/s11590-016-1048-y
[7] JA De Loera;Hemmecke,R。;陶泽,J。;Yoshida,R.,有理凸多面体中的有效格点计数。代数和几何中的符号计算,J.Symb。计算。,38, 4, 1273-1302, 2004 ·兹比尔1137.52303 ·doi:10.1016/j.jsc.2003.04.003
[8] 阿利耶夫,I。;JA De Loera;艾森布兰德,F。;厄特尔,T。;Weismantel,R.,整数最优解的支持,SIAM J.Optim。,28, 3, 2152-2157, 2018 ·Zbl 1402.90091号 ·doi:10.1137/17M1162792
[9] Berndt,S.,Jansen,K.,Klein,K.-M.:整数外壳顶点的新边界,第25-36页。doi:10.1137/1.9781611976496.3
[10] Lee,J。;Paat,J。;斯塔尔克内克,I。;徐,L。;Bai ou,M。;Gendron,B。;Günlük,O。;Mahjoub,AR,使用稀疏性改进邻近界限,组合优化,115-1272020,Cham:Springer,Cham·Zbl 1458.90478号 ·doi:10.1007/978-3-030-53262-810
[11] Jansen,K.,Rohwedder,L.:关于整数规划、差异和卷积(2018)。arXiv公司:1803.04744
[12] Lovász,L。;斯宾塞,J。;Vesztergombi,K.,集系统与矩阵的差异,欧洲期刊Comb。,7, 2, 151-160, 1986 ·Zbl 0606.05001号 ·doi:10.1016/S0195-6698(86)80041-5
[13] Spencer,J.,六个标准偏差就足够了,Trans。美国数学。Soc.,289,2679-7061985年·Zbl 0577.05018号 ·doi:10.1090/S0002-9947-1985-0784009-0
[14] Knop,D。;Pilipczuk,M。;Wrochna,M.,少约束整数线性规划的紧复杂性下限,ACM-Trans。计算。理论,2020年·兹比尔1499.68133 ·数字对象标识代码:10.1145/3397484
[15] 艾森布兰德,F。;Weismantel,R.,使用Steinitz引理的整数规划的邻近结果和更快算法,ACM-Trans。算法,2019·Zbl 1454.90029号 ·数字对象标识代码:10.1145/3340322
[16] Lee,J.,Paat,J.、Stallknecht,I.、Xu,L.:整数程序不同列数的多项式上界。arXiv预打印arXiv:2105.08160v2[math.OC](2021)
[17] 厄特尔,T。;Paat,J。;魏斯曼特尔,R。;Lodi,A。;Nagarajan,V.,平均情况下整数解的稀疏性,整数规划和组合优化,341-3532019,Cham:Springer,Cham·Zbl 1436.90086号 ·doi:10.1007/978-3-030-17953-326
[18] 厄特尔,T。;Paat,J。;Weismantel,R.,与参数整数优化相关的函数分布,SIAM J.Appl。代数几何。,4, 3, 422-440, 2020 ·Zbl 1451.90101号 ·doi:10.1137/19M1275954
[19] Veselov,SI,diophantine方程上Borosh-Treybig猜想推广的证明,Diskretnyi Analiz i Issledovanie Operatsii,8,1,17-222001·Zbl 0969.11014号
[20] 格里巴诺夫,DV;Zolotykh,YN,关于\(\delta\)-模多面体中的格点计数,Optim。莱特。,2021 ·Zbl 1496.90039号 ·doi:10.1007/s11590-021-01744-x
[21] 博罗什,I。;Treybig,LB,线性丢番图方程正积分解的界,Proc。美国数学。Soc.,55,2,299-3041976年·Zbl 0291.10014号 ·doi:10.1090/S0002-9939-1976-0396605-3
[22] 博罗什,I。;Treybig,L.,线性丢番图方程正积分解的界II,Can。数学。公牛。,22, 3, 357-361, 1979 ·Zbl 0415.10010号 ·doi:10.415/CMB-1979-0045-2
[23] 阿尔特曼,S。;艾森布兰德,F。;格兰泽,C。;奥特尔,T。;Vempala,S。;Weismantel,R.,关于具有小个子行列式的非退化整数规划的注记,Oper。Res.Lett.公司。,44, 5, 635-639, 2016 ·Zbl 1408.90186号 ·doi:10.1016/j.orl.2016.07.004
[24] Dadush,D.,Peikert,C.,Vempala,S.:通过m-椭球覆盖在任何范数下的枚举格算法。2011年IEEE第52届计算机科学基础年度研讨会,第580-589页(2011年)。doi:10.1109/FOCS.2011.31·Zbl 1292.68091号
[25] Dadush,D.:整数规划、格算法和确定性体积估计。乔治亚理工学院,ProQuest论文出版,安娜堡(2012)
[26] 格雷厄姆,RL;德国克努特;Patashnik,O.,《混凝土数学:计算机科学基金会》,1994年,波士顿:Addison-Wesley,波士顿·Zbl 0836.00001号
[27] Basu,A.,Jiang,H.:用有界子行列式枚举多面体中的整数点。arXiv预打印arXiv:2102.09994(2021)
[28] McMullen,P.,凸多面体的最大面数,Mathematika,17,2,179-1841970·Zbl 0217.46703号 ·doi:10.1112/S0025579300002850
[29] Grünbaum,B.,凸多面体。数学研究生论文,2011年,纽约:施普林格,纽约
[30] IS韦塞洛夫;Chirkov,YA,整数多面体顶点数的一些估计,J.Appl。Ind.数学。,2, 591-604, 2008 ·网址:10.1134/S19904789040157
[31] IS韦塞洛夫;Chirkov,YA,关于隐式定义的整数多面体的顶点,下诺夫哥罗德洛巴切夫斯基大学的Vestnik,118-1232008
[32] 齐尔科夫,YA;Veselov,IS,关于隐式定义的整数多面体的顶点(第2部分),下诺夫哥罗德洛巴切夫斯基大学的Vestnik,2166-1722008
[33] 库克·W·。;哈特曼,M。;Kannan,R。;McDiarmid,C.,关于多面体中的整数点,组合数学,12,1,27-371992·Zbl 0757.52013号 ·doi:10.1007/BF01191202
[34] 库克·W·。;杰拉德,AMH;Schrijver,A。;Tardos,E.,整数线性规划中的灵敏度定理,数学。程序。,34, 3, 251-261, 1986 ·Zbl 0648.90055号 ·doi:10.1007/BF01582230
[35] Gomory,RE,关于线性规划的整数解和非整数解之间的关系,Proc。国家。阿卡德。科学。,53, 2, 260-265, 1965 ·Zbl 0132.13702号 ·doi:10.1073/pnas.53.2.260
[36] 胡,CT,整数规划和网络流,1970年,伦敦:Addison-Wesley出版社,伦敦
[37] Tomáš,G。;马丁·K。;Dušan,K.,《参数化复杂度中的整数规划:五个缩影》,离散优化。,2020 ·Zbl 1510.90185号 ·文件编号:10.1016/j.disopt.2020.100596
[38] Eisenbrand,F.,Hunkenschröder,C.,Klein,K.-M.,Kouteckỳ,M.,Levin,A.,Onn,S.:整数规划算法理论(2019)。arXiv公司:1904.01361
[39] Khachiyan,GL,线性规划中的多项式算法,苏联计算。数学。数学。物理。,20, 1, 53-72, 1980 ·Zbl 0459.90047号 ·doi:10.1016/0041-5553(80)90061-0
[40] 霍斯特,R。;Pardalos,MP,《全球优化手册》,2013年,波士顿:斯普林格,波士顿
[41] Karmarkar,N.:线性规划的一种新的多项式时间算法。摘自:第十六届ACM计算机理论年会论文集。STOC’84,第302-311页。美国纽约州纽约市计算机协会(1984年)。数字对象标识代码:10.1145/800057.808695
[42] 内斯特罗夫,Y。;Nemirovskii,A.,凸规划中的内点多项式算法,1994年,费城:SIAM,费城·Zbl 0824.90112号 ·doi:10.1137/1.9781611970791
[43] Veselov,I.S.,Shevchenko,N.V.:一些积分格点之间最小距离的估计。摘自:《应用数学中的组合代数方法》,第26-33页(1980年)。(俄语)·Zbl 0524.10025号
[44] 舍甫琴科,VN,整数线性规划中的定性主题,1996年,普罗维登斯:美国数学学会,普罗维登斯·兹比尔0861.90102 ·doi:10.1090/mmono/156
[45] Glanzer,C.,Stallknecht,I.,Weismantel,R.:关于模矩阵的注释(2021)。arXiv公司:2106.14980
[46] 维塞洛夫,SI;Shevchenko,VN,《关于正交整数格的小特征》,Diskretnyi Analiz i Issledovanie Operatsii,15,4,25-29,2008·Zbl 1249.90174号
[47] Paat,J。;Schlöter,M。;Weismantel,R.,整数程序的整数,数学。程序。,2021 ·Zbl 1489.90065号 ·doi:10.1007/s10107-021-01651-0
[48] 梅吉多,N。;Tamir,A.,一些可分离二次规划问题的线性时间算法,Oper。Res.Lett.公司。,13, 4, 203-211, 1993 ·Zbl 0793.90049号 ·doi:10.1016/0167-6377(93)90041-E
[49] Gribanov,D.V.:(Delta)-模多维背包问题的FPTAS。收录:Pardalos,P.、Khachay,M.、Kazakov,A.(编辑)《数学优化理论与运筹学》。电机2021。计算机科学讲义,第12755卷。查姆施普林格。(2021). doi:10.1007/978-3-030-77876-7_6
[50] Polak,A.,Rohwedder,L.,Wegrzycki,K.:背包和小项目子集和。arXiv:2105.04035v1[cs.DS](2021)
[51] 弗吉尼亚州格里巴诺夫;Malyshev,SD;Veselov,IS,FPT算法,用于计算凸壳给定的单纯形的宽度,Mosc。大学计算机。数学。赛博。,43, 1, 1-11, 2016 ·Zbl 1418.90200号 ·doi:10.3103/S0278641919010084
[52] Chan,T.M.,Lewenstein,M.:通过加法组合学的聚类整数3sum。摘自:第四十七届ACM计算机理论年会论文集。STOC’15,第31-40页。纽约计算机协会(2015)。doi:10.1145/2746539.2746568·Zbl 1321.68299号
[53] Williams,RR,《通过电路复杂性实现更快的所有对最短路径》,SIAM J.Comput。,47, 5, 1965-1985, 2018 ·Zbl 1400.05075号 ·doi:10.1137/15M1024524
[54] 阿利耶夫,I。;亨克,M。;Oertel,T.,背包多面体中到晶格点的距离,数学。程序。,182, 175-198, 2019 ·Zbl 1445.90059号 ·doi:10.1007/s10107-019-01392-1
[55] 阿利耶夫,I。;Averkov,G。;JA De Loera;Oertel,T.,格和半群中向量的稀疏表示,数学。程序。,2021 ·Zbl 1520.11037号 ·doi:10.1007/s10107-021-01657-8
[56] 阿利耶夫,I。;塞拉亚,M。;亨克,M。;Williams,A.,角多面体顶点的距离-稀疏变换,SIAM J.Optim。,31, 1, 200-216, 2021 ·Zbl 1458.90475号 ·doi:10.1137/20M1353228
[57] Bocker,S。;Lipták,Z.,《货币兑换问题的快速简单算法》,Algorithmica,48,4,413-4322007年·Zbl 1129.11059号 ·doi:10.1007/s00453-007-0162-8
[58] Klein,K.-M.:关于无界子海啸和Frobenius问题的精细复杂性。arXiv:2108.05581v1[cs.DS](2021)
[59] Pferschy,U.,《重新审视动态编程:改进背包算法》,《计算》,63,4,419-4301999年·Zbl 0946.90053号 ·数字对象标识代码:10.1007/s006070050042
[60] 韦塞洛夫,SI;Chirkov,AJ,双模矩阵整数程序,离散优化。,6, 2, 220-222, 2009 ·Zbl 1159.90463号 ·doi:10.1016/j.disopt.2008.12.002
[61] Artmann,S.,Weismantel,R.,Zenklusen,R.:双模整数线性规划的强多项式算法。摘自:第49届ACM SIGACT计算机理论年会论文集。STOC 2017,第1206-1219页。美国纽约州纽约市计算机协会(2017年)。数字对象标识代码:10.1145/3055399.3055473·Zbl 1369.68350号
[62] 阿列克谢耶夫,电动汽车;Zakharova,VD,扩展关联矩阵的有界子图中的独立集,J.Appl。Ind.数学。,5, 1, 14-18, 2011 ·doi:10.1134/S1990478911010029
[63] Fiorini,S.、Joret,G.、Weltge,S.和Yuditsky,Y.:每行具有有界子行列式和两个非零的整数规划(2021)。arXiv公司:2106.05947
[64] 马利舍夫,DS;Gribanov,DV,约束矩阵有界子式情形下支配集问题的计算复杂性,离散优化。,29, 103-110, 2018 ·Zbl 1506.05160号 ·doi:10.1016/j.disopt.2018.03.002
[65] 格里巴诺夫,DV;Malyshev,DS,约束矩阵有界子式实例的三个图问题的计算复杂性,离散应用。数学。,227, 13-20, 2017 ·Zbl 1365.05220号 ·doi:10.1016/j.dam.2017.04.025
[66] 北卡罗来纳州博尼法斯。;Di Summa,M。;艾森布兰德,F。;哈内尔,N。;Niemeier,M.,关于多面体的子行列式和直径,离散计算。地理。,52, 102-115, 2014 ·2013年10月13日 ·doi:10.1007/s00454-014-9601-x
[67] 艾森布兰德,F。;Vempala,S.,几何随机边,数学。程序。,164, 325-339, 2007 ·Zbl 1373.90071号 ·doi:10.1007/s10107-016-1089-0
[68] 爱沙尼亚塔尔多斯。,求解组合线性规划的强多项式算法。1986年第34、2、250-256号决议·兹比尔062690053 ·doi:10.1287/opre.34.250
[69] 格里巴诺夫,DV;蝙蝠侠,MV;弗吉尼亚州卡利亚金;Pardalos,PM,一些多面体类的平坦性定理和整数点搜索,网络分析的模型、算法和技术,37-432014,Cham:Springer,Cham·Zbl 1348.90474号 ·doi:10.1007/978-3-319-09758-94
[70] 弗吉尼亚州格里巴诺夫;Veselov,IS,关于有界行列式整数规划,Optim。莱特。,10, 1169-1177, 2016 ·Zbl 1377.90060号 ·doi:10.1007/s11590-015-0943-y
[71] 塞布,A。;Cornuéjols,G。;伯克德,RE;Woeginger,GJ,空格单形介绍,整数规划和组合优化,400-414,1999,柏林:Springer,柏林·Zbl 0949.90079号 ·数字对象标识代码:10.1007/3-540-48777-8_30
[72] Lenstra,WH,变量数固定的整数编程,数学。操作。1983年第8、4、538-548号决议·Zbl 0524.90067号 ·doi:10.1287/门8.4.538
[73] 齐尔科夫,YA;弗吉尼亚州格里巴诺夫;Malyshev,SD;Pardalos,国会议员;IS韦塞洛夫;Zolotykh,YN,关于拟凸整数极小化问题的复杂性,J.Glob。最佳。,73, 4, 761-788, 2019 ·Zbl 1423.90148号 ·doi:10.1007/s10898-018-0729-8
[74] 韦塞洛夫,SI;格里巴诺夫,DV;纽约州佐罗提克;Chirkov,AY,固定维离散凸函数最小化的多项式算法,离散应用。数学。,283, 11-19, 2020 ·Zbl 1446.90112号 ·文件编号:10.1016/j.dam.2019.10.006
[75] 格里巴诺夫,DV;马利舍夫,DS;卡恰,M。;科切托夫,Y。;Pardalos,P.,基于比较预言的整数圆锥函数最小化,数学优化理论与运筹学,218-2311919,Cham:Spriger,Cham·Zbl 1443.90251号 ·doi:10.1007/978-3-030-22629-916
[76] 弗吉尼亚州格里巴诺夫;Malyshev,SD,二维积分格上偶二次曲线函数的最小化,J.Appl。Ind.数学。,14, 1, 56-72, 2020 ·doi:10.1134/S199047892001007X
[77] Malyshev,DS,图类组合闭族中的关键元素,J.Appl。Ind.数学。,11, 1, 99-106, 2017 ·Zbl 1374.05186号 ·doi:10.1134/S1990478917010112
[78] Malyshev,DS,支配集问题的复杂性二分法和新边界类,J.Comb。最佳。,32, 1, 226-243, 2016 ·Zbl 1354.90111号 ·doi:10.1007/s10878-015-9872-z
[79] Malyshev,DS,一些最大诱导子图问题的边界图类,J.Comb。最佳。,27, 2, 345-354, 2014 ·Zbl 1290.90083号 ·doi:10.1007/s10878-012-9529-0
[80] Malyshev,D.,对边列表排序问题至关重要的图类,J.Appl。Ind.数学。,8, 2, 245-255, 2014 ·Zbl 1324.05163号 ·doi:10.1134/S1990478914020112
[81] 马利舍夫,DS;Pardalos,PM,《关键遗传图类:调查》,Optim。莱特。,10, 8, 1593-1612, 2016 ·Zbl 1364.90333号 ·doi:10.1007/s11590-015-0985-1
[82] 格鲁伯,M。;Lekkerkerker,GC,《数字几何》,1987年,阿姆斯特丹:Elsevier Science,阿姆斯特朗·Zbl 0611.10017号
[83] Vaaler,J.,一个几何不等式及其在线性形式中的应用,太平洋大学。数学杂志。,83, 2, 543-553, 1979 ·Zbl 0465.52011 ·doi:10.2140/pjm.1979.83.543
[84] 加利福尼亚州海斯;Larman,G.David,背包多边形的顶点,离散应用。数学。,6, 2, 135-138, 1983 ·Zbl 0523.90063号 ·doi:10.1016/0166-218X(83)90067-7
[85] Hartmann,M.:切割平面和整数外壳的复杂性。康奈尔大学运营研究与工业工程技术报告(1988年)
[86] Steinitz,E.,Bedingt konvergente reihen und konvexe systeme,Journal für die reine und angewandte Mathematik,143128-1761913年·doi:10.1515/crll.1913.143.128
[87] Sevast'janov,S.,调度理论一些问题的近似解,Metody Diskret。分析。,32, 66-75, 1978 ·Zbl 0452.90033号
[88] 格林伯格,VS;塞瓦斯特·亚诺夫,SV,斯坦尼茨常数的值,Funktsional’nyi Analiz i ego Prilozheniya,14,2,56-571980·Zbl 0433.46011号
[89] Bárány,I.,《论线性依赖的力量》,31-452008年,柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1160.15001号 ·doi:10.1007/978-3-540-85221-6_1
[90] Di Summa,M.,Eisenbrand,F.,Faenza,Y.,Moldenhauer,C.:《关于最大体积单纯形和次行列式》,第315-323页。doi:10.1137/1.9781611973730.23·Zbl 1371.68290号
[91] Papadimitriou,CH,论整数编程的复杂性,美国计算机学会,28,4765-768,1981·Zbl 0468.68050号 ·doi:10.1145/322276.322287
[92] McMullen,P.,有理多面体上的格不变估值,Arch。数学。,31, 1, 509-516, 1978 ·Zbl 0387.52007号 ·doi:10.1007/BF01226481
[93] 亨克,M。;Linke,E.,《关于Minkowski-sums有理Ehrhart拟多项式系数的注记》,Online J.Anal。梳。,10, 12, 2015 ·Zbl 1333.52016年
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