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欧几里德(k)平均逼近的硬度。 (英语) Zbl 1378.68048号

Arge,Lars(ed.)等人,第31届计算几何国际研讨会,SoCG’15,荷兰埃因霍温,2015年6月22日至25日。Wadern:达格斯图尔宫(Schloss Dagstuhl)——莱布尼茨天顶宫(Leibniz Zentrum für Informatik)(ISBN 978-3-939897-83-5)。LIPIcs–莱布尼茨国际信息学论文集34,754-767(2015)。
摘要:欧几里德(k)均值问题是一个经典问题,在理论计算机科学、机器学习和计算几何界得到了广泛的研究。在这个问题中,我们在欧几里德空间(mathbb{R}^d)中给定了一组(n)点,目标是在(mathbb{R}^d)内选择(k)个中心点,从而使每个点到其最近中心的平方距离之和最小化。这个问题的最佳近似算法包括一般\(k\)的多项式时间常数因子近似和在时间中运行的\((1+\varepsilon)\)近似(\operatorname{poly}(n)\exp(k/\varepsilon)\)。在另一个极端,这个问题唯一已知的计算复杂性结果是NP-hardness[D.阿洛伊斯等人,马赫。学习。75,第2期,245–248(2009年;Zbl 1378.68047号)]. 获得硬度结果的主要困难源于问题的欧几里德性质,以及(mathbb{R}^d)中的任何点都可能是潜在中心的事实。这种理解上的差距留下了一种有趣的可能性,即该问题可能允许所有人都使用PTAS(k,d\)。
本文给出了欧几里德(k)-均值问题的一阶近似。具体地说,我们证明了存在一个常数(varepsilon>0),使得在因子((1+varepsilen)内近似(k)-均值目标是NP-hard。我们通过对无三角图上顶点覆盖问题的有效简化来说明这一点:给定一个无三角图,目标是选择所有边上关联的最少顶点数。此外,我们还证明了当前顶点覆盖的最佳硬度结果可以推广到无三角图。为了说明这一点,我们对已知的硬顶点覆盖实例(G)进行了变换,方法是取一个具有适当选择的图(H)的图乘积,并使用可能具有独立意义的谱分析表明,乘积图中几乎完全保留了(归一化)最大独立集的大小。
关于整个系列,请参见[Zbl 1329.68019号]。

理学硕士:

2017年第68季度 问题的计算难度(下限、完备性、近似难度等)
05C69号 具有特殊属性的顶点子集(支配集、独立集、团等)
05C70号 具有特殊属性的边子集(因子分解、匹配、分区、覆盖和打包等)
68单位05 计算机图形学;计算几何(数字和算法方面)
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