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图最小二分的精确组合算法。 (英语) Zbl 1327.90255号

摘要:我们提出了一种新的求解最小图二分问题的精确算法,其目标是将图划分为两个大小相等的单元,同时最小化它们之间的边数。我们的算法基于分枝定界框架,与以前的大多数方法不同,它是完全组合的。我们引入了新的基于包装树的下界,以及一种新的分解技术,它收缩了图的整个区域,同时保持了最优保证。我们的算法在具有相对较小的最小二等分的图上尤其有效,首次解决了几个大型现实世界实例(多达数百万个顶点)的优化问题。

MSC公司:

90C27型 组合优化
90立方厘米 涉及图形或网络的编程
90C57型 多面体组合学,分支与绑定,分支与切割
05C85号 图形算法(图形理论方面)
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全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] Armbruster,M.:大规模最小二分法问题的半定松弛分支与切割。Chemnitz理工大学博士论文(2007年)
[2] Armbruster,M.:图的二分和均分(2007)。http://www.tu-chemnitz.de/mathematik/discrete/armbruster/diss/ ·Zbl 0543.68052号
[3] Armbruster,M.,Fügenschuh,M.、Helmberg,C.、Martin,A.:解决最小图二分问题的线性和半定分支与切割方法的比较研究。摘自:《整数规划和组合优化会议论文集》,LNCS,第5035卷,第112-124页(2008)·Zbl 1143.90397号
[4] Armbruster,M.,Fügenschuh,M.、Helmberg,C.、Martin,A.:最小图平分问题的LP和SDP分支与切割算法:计算比较。数学。程序。计算。4(3), 275-306 (2012) ·Zbl 1275.90053号 ·doi:10.1007/s12532-012-0040-5
[5] Bader,D.A.,Meyerhenke,H.,Sanders,P.,Wagner,D.:图划分和图聚类——第十届DIMACS实施挑战研讨会,当代数学,第588卷。美国数学学会和离散数学与理论计算机科学中心(2013年)。http://www.cc.gatech.edu/dimacs10/ ·Zbl 1262.05001号
[6] Barnard,S.T.,Simon,H.:用于划分非结构化问题的递归谱平分的快速多级实现。同意。计算。实际。实验6(2),101-117(1994)·doi:10.1002/cpe.4330060203
[7] Bauer,R.,Delling,D.:SHARC:快速可靠的单向路由。ACM J.实验算法14(2.4),1-29(2009)·Zbl 1284.05264号
[8] Bhatt,S.N.,Leighton,F.T.:解决超大规模集成电路图形布局问题的框架。J.计算。系统。科学。28(2), 300-343 (1984) ·Zbl 0543.68052号 ·doi:10.1016/0022-0000(84)90071-0
[9] Brunetta,L.,Conforti,M.,Rinaldi,G.:等分问题的分支与切割算法。数学。程序。78243-263(1997年)·Zbl 0889.90142号
[10] Budiu,M.、Delling,D.、Werneck,R.F.:DryadOpt:分布式数据并行执行引擎上的分支与绑定。摘自:IEEE国际并行和分布式处理研讨会(IPDPS)会议记录,第1278-1289页(2011年)
[11] Bui,T.N.,Chaudhuri,S.,Leighton,F.,Sipser,M.:具有良好平均情况行为的图二分算法。组合数学7(2),171-191(1987)·doi:10.1007/BF02579448
[12] Chardaire,P.,Barake,M.,McKeown,G.P.:基于PROBE的图划分启发式算法。IEEE传输。计算。56(12), 1707-1720 (2007) ·Zbl 1390.90547号 ·doi:10.1109/TC.2007.70760
[13] Chevalier,C.,Pellegrini,F.:PT-SCOTCH:高效并行图排序工具。并行计算。34, 318-331 (2008) ·doi:10.1016/j.parco.2007.12.001
[14] Cygan,M.,Lokshtanov,D.Pilipczuk,M.Pilipczzuk,S.Saurabh,S.:最小二分法是固定参数可处理的。摘自:ACM计算理论研讨会(STOC)会议记录。ACM,第323-332页(2014)·Zbl 1315.05134号
[15] Delling,D.,Goldberg,A.V.,Pajor,T.,Werneck,R.F.:可定制路线规划。摘自:《实验算法国际研讨会论文集》,LNCS,第6630卷,第376-387页。施普林格,柏林,海德堡(2011)·Zbl 0882.68103号
[16] Delling,D.,Goldberg,A.V.,Razenshteyn,I.,Werneck,R.F.:用自然切割进行图形分割。摘自:IEEE国际并行和分布式处理研讨会(IPDPS)会议记录,第1135-1146页。IEEE(2011)·Zbl 1284.05289号
[17] Delling,D.,Goldberg,A.V.,Razenshteyn,I.,Werneck,R.F.:图二分法的精确组合分界。摘自:《算法工程与实验学报》(ALENEX),第30-44页(2012年)·Zbl 1430.68192号
[18] Delling,D.,Werneck,R.F.:图二分法的更好边界。摘自:《欧洲算法研讨会论文集》,LNCS,第7501卷,第407-418页。施普林格,柏林,海德堡(2012)·Zbl 1365.68458号
[19] Delling,D.,Werneck,R.F.:更快地定制道路网络。摘自:《实验算法国际研讨会论文集》,LNCS,第7933卷,第30-42页。施普林格,柏林,海德堡(2013)·兹比尔0698.90065
[20] Demaine,E.D.,Hajiaghayi,M.,Kawarabayashi,K.:无h-minor图中的收缩分解和算法应用。摘自:ACM计算理论研讨会(STOC)会议记录,第441-450页(2011年)·Zbl 1288.05256号
[21] Demetrescu,C.,Goldberg,A.V.,Johnson,D.S.(编辑):最短路径问题:第九个DIMACS实施挑战,DIMACS书籍,第74卷。美国数学学会(2009)·Zbl 1172.05005号
[22] Feldmann,A.E.,Widmayer,P.:计算实心网格图的二分法宽度的一种时间算法。摘自:《欧洲算法研讨会论文集》,LNCS,第6942卷,第143-154页。施普林格(2011)·兹比尔1347.68283
[23] Felner,A.:用启发式搜索找到图分区问题的最佳解决方案。安。数学。Artif公司。智力。45(3-4), 293-322 (2005) ·Zbl 1110.68099号 ·doi:10.1007/s10472-005-9001-2
[24] Ferreira,C.E.,Martin,A.,de Souza,C.C.,Weismantel,R.,Wolsey,L.A.:节点容量约束图分区问题:计算研究。数学。程序。81, 229-256 (1998) ·Zbl 0919.90139号
[25] Garey,M.R.,Johnson,D.S.:计算机与难治性。NP-完备性理论指南。W.H.Freeman and Company,伦敦(1979)·Zbl 0411.68039号
[26] Garey,M.R.,Johnson,D.S.,Stockmeyer,L.J.:一些简化的NP-完全图问题。定理。计算。科学。1, 237-267 (1976) ·Zbl 0338.05120号 ·doi:10.1016/0304-3975(76)90059-1
[27] Gendron,B.,Crainic,T.G.:并行分枝定界算法:调查与综合。操作。第42(6)号决议,1042-1066(1994)·Zbl 0824.90096号 ·doi:10.1287/opre.42.6.1042
[28] Goldberg,A.V.、Hed,S.、Kaplan,H.、Tarjan,R.E.、Werneck,R.F.:增量广度优先搜索的最大流量。摘自:《欧洲算法研讨会论文集》,LNCS,第6942卷,第457-468页。施普林格(2011)·兹比尔1346.68220
[29] Goldberg,A.V.,Tarjan,R.E.:最大流问题的新方法。J.ACM 35(4),921-940(1988)·Zbl 0661.90031号 ·数字对象标识代码:10.1145/48014.61051
[30] Hager,W.W.,Phan,D.T.,Zhang,H.:图划分的精确算法。数学。程序。137, 531-556 (2013) ·Zbl 1263.90115号 ·doi:10.1007/s10107-011-0503-x
[31] Hein,M.,Bühler,T.:非线性特征问题的逆幂方法及其在1-谱聚类和稀疏PCA中的应用。摘自:《神经信息处理系统进展》(NIPS),第847-855页(2010年)·Zbl 0661.90031号
[32] Helmberg,C。;Grötschel,M.(编辑),《大规模半定松弛的割平面算法》(2004),宾夕法尼亚州费城·兹伯利1136.90431
[33] Hendrickson,B.,Leland,R.:用于映射并行计算的改进谱图分割算法。SIAM J.科学。计算。16(2), 452-469 (1995) ·Zbl 0816.68093号 ·doi:10.1137/0916028
[34] Hendrickson,B.,Leland,R.:划分图的多级算法。1995年ACM/IEEE超级计算会议记录,第28页。ACM出版社,纽约(1995年)·Zbl 0816.68093号
[35] Hilger,M.,Köhler,E.,Möhring,R.H.,Schilling,H.:带弧标志的快速点到点最短路径计算。摘自:Demetrescu等人[21],第41-72页·Zbl 1204.90114号
[36] Holzer,M.,Schulz,F.,Wagner,D.:最短路径查询的工程多级覆盖图。ACM J.实验算法13(2.5),1-26(2008)·Zbl 1284.05289号
[37] Jansen,K.,Karpinski,M.,Lingas,A.,Seidel,E.:平面图和几何图上MAX-BISECTION的多项式时间近似方案。SIAM J.计算。35110-119(2005年)·Zbl 1087.90063号 ·网址:10.1137/S009753970139567X
[38] Johnson,D.S.、Aragon,C.R.、McGeoch,L.A.、Schevon,C.:模拟退火优化:实验评估;第一部分图形划分。操作。第37(6)号决议,865-892(1989)·Zbl 0698.90065号 ·doi:10.1287/opre.37.6.865
[39] Johnson,E.,Mehrotra,A.,Nemhauser,G.:Min-cut聚类。数学。程序。62, 133-152 (1993) ·Zbl 0807.90117号 ·doi:10.1007/BF01585164
[40] Jung,S.,Pramanik,S.:分层结构地形路线图的有效路径计算模型。IEEE传输。知识。数据工程14(5),1029-1046(2002)·doi:10.1109/TKDE.2002.1033772
[41] Jünger,M.,Martin,A.,Reinelt,G.,Weismantel,R.:电子电路布局的二次0/1优化和分解方法。数学。程序。63, 257-279 (1994) ·兹比尔0801.90079 ·doi:10.1007/BF01582072
[42] Karger,D.R.,Stein,C.:最小割问题的新方法。J.ACM 43(4),601-640(1996)·Zbl 0882.68103号 ·数字对象标识代码:10.1145/234533.234534
[43] Karisch,S.E.,Rendl,F.,Clausen,J.:用半定规划解决图的二分问题。信息J.计算。12, 177-191 (2000) ·Zbl 1040.90045号 ·doi:10.1287/ijoc.12.3.177.12637
[44] Karypis,G.,Kumar,G.:一种快速、高质量的划分不规则图的多级方案。SIAM J.科学。计算。20(1), 359-392 (1999) ·Zbl 0915.68129号 ·doi:10.1137/S1064827595287997
[45] Koch,T.,Martin,A.,Voß,S.:SteinLib:关于图中Steiner树问题的更新库。技术代表00-37,Konrad-Zuse-Zentrum Berlin(2000)。http://elib.zib.de/steinlib
[46] Kwatra,V.,Schödl,A.,Essa,I.,Turk,G.,Bobick,A.:图形切割纹理:使用图形切割的图像和视频合成。ACM Tr.Graphics 22,277-286(2003年)·doi:10.1145/8822628.82264
[47] Land,A.H.,Doig,A.G.:解决离散编程问题的自动方法。计量经济学28(3),497-520(1960)·Zbl 0101.37004号 ·doi:10.2307/1910129
[48] Lang,K.J.,Rao,S.:一种基于流的方法,用于改进图形切割的扩展或电导。摘自:《整数规划和组合优化会议论文集》,第325-337页(2004年)·Zbl 1092.68631号
[49] Lauther,U.:使用预先计算的边缘标志对道路网络进行点到点最短路径计算的实验评估。摘自:Demetrescu等人[21],第19-40页·兹比尔1195.90016
[50] Lipton,R.J.,Tarjan,R.:平面分离器定理的应用。SIAM J.计算。9, 615-627 (1980) ·Zbl 0456.68077号 ·数字对象标识代码:10.1137/0209046
[51] Malewicz,G.,Austern,M.H.,Bik,A.J.,Dehnert,J.C.,Horn,I.,Leiser,N.,Czajkowski,G.:Pregel:大规模图形处理系统。收录于:PODC,第6页。ACM(2009)·Zbl 1084.90049号
[52] Mehlhorn,K.:图中Steiner问题的快速近似算法。信息处理。莱特。27, 125-128 (1988) ·兹伯利0635.68071 ·doi:10.1016/0020-0190(88)90066-X
[53] Meyerhenke,H.,Monien,B.,Sauerwald,T.:一种新的基于扩散的多级算法,用于计算图形划分。J.平行分布计算。69(9), 750-761 (2009) ·doi:10.1016/j.jpdc.2009.04.005
[54] Pellegrini,F.,Roman,J.:SCOTCH:通过过程和架构图的双重递归二分划分实现静态映射的软件包。《高性能计算和网络》,LNCS,第1067卷,第493-498页。施普林格,纽约(1996)
[55] Räcke,H.:网络拥塞最小化的最优分层分解。摘自:ACM计算机理论研讨会(STOC)会议记录,第255-263页。纽约ACM出版社(2008)·Zbl 1231.68051号
[56] Rendl,F.,Rinaldi,G.,Wiegele,A.:通过交叉半定松弛和多面体松弛来求解最优性的最大割。数学。程序。121, 307-335 (2010) ·Zbl 1184.90118号 ·doi:10.1007/s10107-008-0235-8
[57] Sander,P.V.、Nehab,D.、Chlamtac,E.、Hoppe,H.:使用邻接基元有效遍历网格边。ACM事务处理。图形27144:1-144:9(2008)·Zbl 0889.90142号
[58] Sanders,P.,Schulz,C.:分布式进化图划分。摘自:《算法工程与实验学报》(ALENEX),第16-29页。SIAM(2012年)·Zbl 1430.68237号
[59] Sanders,P.,Schulz,C.:局部思考,全局行动:高度平衡的图划分。摘自:《实验算法国际研讨会论文集》,LNCS,第7933卷,第164-175页。施普林格,柏林,海德堡(2013)
[60] Sellmann,M.,Sensen,N.,Timajev,L.:用于精确图形划分的多体流近似。摘自:《欧洲算法研讨会论文集》,LNCS,第2832卷,第752-764页。斯普林格(2003)·Zbl 1266.68232号
[61] Sensen,N.:使用多商品流的图划分问题的下界和精确算法。摘自:《欧洲算法研讨会论文集》,LNCS,第2161卷,第391-403页。斯普林格(2001)·Zbl 1006.68546号
[62] Shi,J.,Malik,J.:标准化切割和图像分割。IEEE传输。模式分析。机器。智力。22(8), 888-905 (2000) ·doi:10.1009/34.868688
[63] Soper,A.J.,Walshaw,C.,Cross,M.:图分区的组合进化搜索和多级优化方法。J.全球优化。29(2), 225-241 (2004) ·兹比尔1084.90049 ·doi:10.1023/B:JOGO.0000042115.44455.f3
[64] Soper,A.J.、Walshaw,C.、Cross,M.:图分区档案(2004)。http://staffweb.cms.gre.ac.uk/c.walshaw/partition/ ·Zbl 1084.90049号
[65] Walshaw,C.,Cross,M.:JOSTLE:并行多级图形分区软件——概述。参见:F.Magoulès(编辑)《网格划分技术和区域分解技术》,第27-58页。爱丁堡Civil-Comp有限公司(2007年)
[66] Wu,Z.,Leahy,R.:数据聚类的最优图论方法:理论及其在图像分割中的应用。IEEE传输。模式分析。机器。智力。15(11), 1101-1113 (1993) ·数字对象标识代码:10.1109/34.244673
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