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匹配问题引发的联合博弈:Shapley值的复杂性和可控制性孤岛。 (英语) Zbl 1482.91011号

摘要:本文主要研究合作博弈,其中任何代理联盟的价值都是由(可能加权的)图上匹配问题的最优值决定的。这些游戏有不同的形式,可以分为两大类,即匹配分配游戏,它们有广泛的应用,从买方和卖方被编码为图中顶点的双边市场,到不可分割货物必须公平分配(匹配)给代理人的分配问题,可能会使用货币补偿。
Shapley值和Banzhaf值的相关概念通常被认为是匹配/分配博弈的许多应用的合适的解概念,但它们的计算通常很难。众所周知,这些概念可以在多项式时间内计算,以便在未加权树和次数最多为2的图上进行匹配游戏。然而,这种积极的结果是否可以推广到更一般的树宽有界的图的情况,以及加权图上的分配问题,这一点还没有定论。
本文通过证明计算Shapley值和Banzhaf值在多项式时间内对以下几类博弈是可行的,从而为这些问题提供了一个肯定的答案:具有有界树宽的未加权图上的匹配博弈,具有有界树宽的加权图的分配博弈,以及加权图上的分配博弈,这样每种商品最多只对两个代理感兴趣。如果没有这样的结构限制,在分配博弈中计算这些解概念反而会被证明是#P-hard,即使在未加权图的情况下也是如此。

理学硕士:

91年12月 合作游戏
91B68型 匹配的模型
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Chalkiadakis,G。;Elkind,E。;Wooldridge,M.,《合作博弈论的计算方面》(人工智能和机器学习综合讲座)(2011年),Morgan&Claypool出版社
[2] Chalkiadakis,G。;格雷科·G。;Markakis,E.,《具有受限代理交互的特征函数游戏:核心稳定性和联盟结构》,Artif。智力。,232, 76-113 (2016) ·Zbl 1351.68292号
[3] 川崎,A。;上田,S。;北卡罗来纳州桥本市。;Yokoo,M.,《利用双重解决方案寻找联盟结构的核心》,Artif。智力。,222,C,49-66(2015)
[4] 奥戈特内斯,T。;范德霍克,W。;Wooldridge,M.,《关于联盟游戏的推理》,Artif。智力。,173, 1, 45-79 (2009) ·Zbl 1180.68271号
[5] 伍尔德里奇,M。;Dunne,P.E.,《定性联盟博弈的计算复杂性》,Artif。智力。,158, 1, 27-73 (2004) ·Zbl 1085.68070号
[6] O.Shehory。;Kraus,S.,通过代理联盟形成的任务分配方法,Artif。智力。,101,1-2165-200(1998年)·Zbl 0908.68032号
[7] 比斯塔法,F。;Farinelli,A。;Chalkiadakis,G。;Rammour,S.D.,一种解决社会共享问题的合作游戏理论方法,Artif。智力。,246, 86-117 (2017) ·Zbl 1425.91029号
[8] 巴赫拉赫,Y。;哥伦比亚特区帕克斯。;Rosenschein,J.S.,《联合技能游戏中的计算合作解决方案概念》,Artif。智力。,204, 1-21 (2013) ·Zbl 1334.91007号
[9] 邓恩,体育。;克劳斯,S。;马尼斯特斯基,E。;Wooldridge,M.,《解决联盟资源游戏》,Artif。智力。,174, 1, 20-50 (2010) ·Zbl 1185.68752号
[10] 伍尔德里奇,M。;Dunne,P.E.,《关于联盟资源博弈的计算复杂性》,Artif。智力。,170, 10, 835-871 (2006) ·Zbl 1131.91011号
[11] 邓,X。;Papadimitriou,C.H.,关于合作解决方案概念的复杂性,数学。操作。Res.,19257-266(1994年)·Zbl 0824.90146号
[12] 格雷科·G。;Malizia,E。;Palopoli,L。;Scarcello,F.,《关于核心、核心和讨价还价集的复杂性》,Artif。智力。,175, 12-13, 1877-1910 (2011) ·兹比尔1233.91018
[13] 科尼策,V。;Sandholm,T.,基于联盟间协同作用构建核心解决方案的复杂性,Artif。智力。,170, 6-7, 607-619 (2006) ·Zbl 1131.91305号
[14] 阿齐兹,H。;Brandt,F。;Seedig,H.G.,《计算可加分离享乐游戏中的理想分区》,Artif。智力。,195, 316-334 (2013) ·Zbl 1270.91010号
[15] 邓,X。;茨城,T。;Nagamochi,H.,组合优化游戏核心的算法方面,数学。操作。决议,24,3,751-766(1999)·Zbl 1064.91505号
[16] 毕尔巴鄂,J.M.,《组合结构上的合作博弈》(《理论与决策库C》,第26卷(2000年),Kluwer Academic Publishers:Kluwer-Academic Publishers Reading,MA,USA)·兹伯利0983.91013
[17] Deng,X.,Ch.组合优化游戏,(Floudas,C.A.;Pardalos,P.M.,《优化百科全书》(2009),Springer US),387-391
[18] 格雷科·G。;Malizia,E。;Palopoli,L。;Scarcello,F.,《通过混合整数线性约束的不可转移效用联盟博弈》,J.Artif。智力。研究,38,633-685(2010)·Zbl 1203.91017号
[19] 格雷科·G。;Malizia,E。;Palopoli,L。;Scarcello,F.,紧凑游戏中核仁的复杂性,ACM Trans。计算。理论,7,1,第3条pp.(2014),52 pp·兹比尔1348.91073
[20] Faigle,美国。;科恩,W。;Fekete,S.P。;Hochstättler,W.,《关于最小成本生成树游戏核心中测试成员资格的复杂性》,《国际博弈论》,26,3,361-366(1997)·Zbl 0885.90123号
[21] Bachrach,Y.,阈值网络流游戏的最小核心,(MFCS Proc.(2011)),36-47·Zbl 1343.91011号
[22] 巴赫拉赫,Y。;Rosenschein,J.S.,阈值网络流游戏中的力量,Auton。代理多代理系统。,106-132 (2009)
[23] 邓,X。;方,Q。;Sun,X.,《寻找流动游戏的核仁》,J.Comb。最佳。,18, 1, 64-86 (2009) ·Zbl 1188.91024号
[24] 巴赫拉赫,Y。;Porat,E。;Rosenschein,J.S.,《在合作连接游戏中分享奖励》,J.Artif。智力。研究,47,281-311(2013)·Zbl 1267.68244号
[25] 巴赫拉赫,Y。;Porat,E.,《路径中断游戏》(AAMAS Proc.(2010)),1123-1130
[26] 戈曼斯,M.X。;Skutella,M.,合作设施位置游戏,J.算法,50,2,194-214(2004)·Zbl 1106.91009号
[27] Faigle,美国。;Fekete,S.P。;Hochstättler,W。;Kern,W.,《欧几里德tsp博弈中的近似公平成本分配》,OR Spektrum,20,1,29-37(1998)·Zbl 0897.90199号
[28] 方,Q。;Kong,L.,顶点覆盖游戏的核心稳定性,(WINE Proc.(2007)),482-490
[29] Shapley,L.S。;Shubik,M.,《分配游戏I:核心》,《国际博弈论》,第1期,第111-130页(1971年)·Zbl 0236.90078号
[30] 罗斯,A.E。;Sotomayor,M.,《双面匹配》(《经济应用博弈论手册》,第1卷(1992年),爱思唯尔出版社),485-541·Zbl 0968.91516号
[31] Le Breton先生。;韦伯,S.,《联盟结构的稳定性和最优分割原则》(Social Choice,Welfare and Ethics,1995),剑桥大学出版社,301-319·Zbl 0924.90134号
[32] 埃里克森,K。;Karlander,J.,《具有可转移效用的室友博弈的稳定结果》,《国际博弈论》,29,4,555-569(2001)·Zbl 1060.91037号
[33] 方,Q。;Li,B。;太阳,X。;张杰。;Zhang,J.,计算阈值基数匹配游戏的最小核和核仁,Theor。计算。科学。,609,P2,500-510(2016)·Zbl 1334.91009号
[34] Moulin,H.,《Shapley值在货币公平分割中的应用》,《计量经济学》,第60、6、1331-1349页(1992年)·Zbl 0768.90100号
[35] 德米特里斯库,C。;Lupia,F。;门迪奇利,A。;Ribichini,A。;斯卡切罗,F。;Schaerf,M.,《关于Shapley值及其在意大利VQR研究评估中的应用》,J.Informetr。,13, 1, 87-104 (2019)
[36] 米什拉·D·。;Rangarajan,B.,作业调度问题中的成本分担,Soc.Choice Welf。,29, 3, 369-382 (2007) ·Zbl 1180.90132号
[37] Maniquet,F.,排队问题中Shapley值的表征,J.Econ。理论,109,1,90-103(2003)·Zbl 1032.91020号
[38] 格雷科·G。;Scarcello,F.,《公平分配问题的机制:可验证环境中的无惩罚支付规则》,J.Artif。智力。决议,49,403-449(2014)·Zbl 1286.68439号
[39] 格雷科,G。;Scarcello,F.,《资金分配的公平划分规则:意大利研究评估项目案例》(VQR 2004-2010),Intell。第条。,7, 1, 45-56 (2013)
[40] Gillies,D.B.,《一般非零和博弈的解决方案》(Tucker,A.W.;Luce,R.D.,《对博弈理论的贡献》,《数学研究年鉴》,第40卷(1959年),普林斯顿大学出版社),47-85·Zbl 0085.13106号
[41] 埃奇沃思,F.Y.,《数学心理学:道德科学的数学论文》(1881年),C.Kegan Paul&Co.:C.Kegan-Paul&Co.伦敦·Zbl 0005.17402号
[42] Alkan,A。;Gale,D.,配对游戏的核心,游戏经济。行为。,2, 3, 203-212 (1990) ·兹比尔0754.90072
[43] 比罗,P。;科恩,W。;Paulusma,D.,《匹配游戏的计算解决方案》,《国际博弈论》,第41、1、75-90页(2012年)·Zbl 1232.91026号
[44] Schmeidler,D.,特征函数博弈的核仁,SIAM J.Appl。数学。,17, 6, 1163-1170 (1969) ·Zbl 0191.49502号
[45] 科恩,W。;Paulusma,D.,《匹配游戏:最小核和核仁》,数学。操作。决议,28,2,294-308(2003)·Zbl 1082.91016号
[46] Shapley,L.S.,《n人游戏的一个值》(Kuhn,H.W.;Tucker,A.W.,《游戏理论II的贡献》(1953),普林斯顿大学出版社),307-317·Zbl 0050.14404号
[47] 阿齐兹,H。;de Keijzer,B.,Shapley会见Shapley,(STACS程序(2014)),99-111·Zbl 1359.68116号
[48] Bousquet,N.,树上匹配游戏的Shapley值(2015)
[49] 罗伯逊,N。;Seymour,P.,《未成年人图形》。三、 平面树宽度,J.Comb。理论,Ser。B、 36、1、49-64(1984)·Zbl 0548.05025号
[50] Banzhaf,J.F.,《加权投票不起作用:数学分析》,《罗格斯法律评论》,第19卷,第317-343页(1965年)
[51] Courcelle,B.,《图形重写:代数和逻辑方法》(van Leeuwen,J.,《理论计算机科学手册》,B卷:形式模型和语义(1990),麻省理工学院出版社),193-242·Zbl 0900.68282号
[52] Langer,A.,《可分解图的快速算法》(2013),亚琛工业大学博士论文
[53] 格雷科·G。;Lupia,F。;Scarcello,F.,Shapley值在有界树宽匹配对策上的可处理性,(国际联合人工智能会议记录(2017)),1046-1052
[54] 格雷科·G。;Lupia,F。;Scarcello,F.,分配博弈中Shapley和Banzhaf值的结构可控制性,(IJCAI Proc.(2015)),547-553
[55] 奥斯本,M.J。;Rubinstein,A.,《博弈论课程》(1994),麻省理工学院出版社:麻省理学院出版社,马萨诸塞州剑桥,美国·Zbl 1194.91003号
[56] Gottlob,G。;格雷科,G。;Scarcello,F.,《树宽和超树宽》,(可牵引性:解决难题的实用方法(2014),剑桥大学出版社),3-38
[57] Gottlob,G。;塞拉利昂,北卡罗来纳州。;Scarcello,F.,《超树分解和易处理查询》,J.Compute。系统。科学。,64, 3, 579-627 (2002) ·Zbl 1052.68025号
[58] 格罗,M。;Marx,D.,通过分数边覆盖求解约束,ACM Trans。算法,11,1,第4条pp.(2014),20 pp·Zbl 1398.68240号
[59] 戈特洛布,G。;Miklós,Z。;Schwentick,T.,《广义超树分解:NP-hardeness和可处理变体》,J.ACM,56,6,第30篇pp.(2009),32 pp·Zbl 1325.68097号
[60] 格雷科·G。;Scarcello,F.,合取查询和约束满足问题的贪婪策略和更大的可控制岛,Inf.Compute。,252, 201-220 (2017) ·Zbl 1355.68121号
[61] 格雷科·G。;Scarcello,F.,合取查询和约束满足问题中局部一致性的力量,SIAM J.Compute。,46, 3, 1111-1145 (2017) ·Zbl 1371.68061号
[62] Garey,M.R。;Johnson,D.S.,《计算机与不可纠正性:NP-完全性理论指南》(1979年),W.H.Freeman&Co.:W.H Freeman&Co.,美国纽约州纽约市·Zbl 0411.68039号
[63] 埃尔伯菲尔德,M。;雅各比,A。;Tantau,T.,bodlaender和courcelle定理的对数空间版本,(FOCS Proc.(2010)),143-152
[64] Langer,A。;雷德尔,F。;Rossmanith,P。;Sikdar,S.,树分解图上MSO模型检查的实用算法,计算。科学。版本,13-14,39-74(2014)·Zbl 1302.68184号
[65] 宜安,S。;Shoham,Y.,《边际贡献网:联盟博弈的紧凑表示方案》(EC Proc.of EC(2005)),193-202
[66] Elkind,E。;洛杉矶Goldberg。;Goldberg,P.W。;Wooldridge,M.,《边际贡献网及其应用的一个易处理且富有表现力的类》,数学。日志。Q.,55,4,362-376(2009)·兹比尔1175.91022
[67] 宜安,S。;Shoham,Y.,《多属性联盟博弈》(EC Proc.of EC(2006)),170-179
[68] 科尼策,V。;Sandholm,T.,计算Shapley值,操作值划分方案,检查多问题域中的核心成员,(AAAI Proc.(2004)),219-225
[69] Michalak,T.P。;阿迪提亚,K.V。;Szczepanski,P.L。;拉文德兰,B。;Jennings,N.R.,游戏理论网络中心性Shapley值的有效计算,J.Artif。智力。研究,46,1,607-650(2013)·Zbl 1280.91035号
[70] P.L.Szczepanski,博弈论中心性测度的快速算法,CoRR abs/152.017642015。
[71] 巴加特,S。;Kim,A。;Muthukrishnan,S。;美国温斯伯格(Weinsberg),《背包预算游戏中的沙普利价值》(The Shapley value in knapsack budged games)(《葡萄酒杂志》(Proc.of WINE)(2014)),106-119·Zbl 1404.91016号
[72] Nagamochi,H。;曾大中。;北卡布托亚。;Ibaraki,T.,《拟阵上最小基对策的复杂性》,数学。操作。决议,22,146-164(1997)·Zbl 0871.90121号
[73] Prasad,K。;Kelly,J.S.,Np-投票博弈问题的完备性,国际博弈论,19,1,1-9(1990)·Zbl 0705.90103号
[74] 祖克曼,M。;Faliszewski,P。;巴赫拉赫,Y。;Elkind,E.,在加权投票游戏中操纵配额,Artif。智力。,180-181, 1-19 (2012) ·Zbl 1238.91056号
[75] Fatima,S.S。;伍尔德里奇,M。;Jennings,N.R.,Shapley值的线性近似方法,Artif。智力。,172, 14, 1673-1699 (2008) ·Zbl 1184.91029号
[76] Liben-Nowell,D。;夏普,A。;韦克斯勒,T。;Woods,K.,《计算超模块联盟博弈中的Shapley值》,(COCOON的Proc.(2012),Springer:Springer Berlin,Heidelberg),568-579·Zbl 1364.91022号
[77] Papadimitriou,C.H.,计算复杂性(1993),Addison-Wesley·Zbl 0557.68033号
[78] 科尔伯恩,C.J。;普罗万,J.S。;Vertigan,D.,计算横向拟阵上tutte多项式的复杂性,组合数学,15,1,1-10(1995)·Zbl 0821.05011号
[79] 阿齐兹,H。;拉基什,O。;帕特森,M。;Savani,R.,《跨越连接游戏中的功率指数》(AAIM Proc.of AAIM(2009)),第55-67页·Zbl 1246.91009号
[80] Bareiss,E.H.,Sylvester的恒等式和多步积分-保留高斯消去,数学。计算。,22, 565 (1968) ·Zbl 0187.09701号
[81] Berge,C.,图论中的两个定理,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,43,9842-844(1957)·Zbl 0086.16202号
[82] 库塞尔,B。;Makowsky,J。;关于一元二阶逻辑中可定义的图枚举问题的固定参数复杂性,离散应用。数学。,108, 1-2, 23-52 (2001) ·Zbl 0972.05023号
[83] Lupia,F。;Mendicelli,A。;Ribichini,A。;斯卡切罗,F。;Schaerf,M.,《分配问题中Shapley值的计算:近似值和边界,以及在意大利VQR研究评估项目中的应用》,J.Exp.Theor。Artif公司。智力。,30, 4, 505-524 (2018)
[84] 杜贝,P。;内曼,A。;韦伯,R.J.,《没有效率的价值理论》,《数学》。操作。第6、1、122-128号决议(1981年)·Zbl 0496.90096号
[85] Myerson,R.B.,游戏中的图形与合作,数学。操作。第2、3、225-229号决议(1977年)·Zbl 0402.90106号
[86] 梅尔,R。;Zick,Y。;Elkind,E。;Rosenschein,J.S.,《将游戏稳定性的成本限制在交互网络上》(AAAI Proc.of AAAI(2013)),690-696
[87] O.Skibski。;Michalak,T.P。;樱井,Y。;Yokoo,M.,在图限制加权投票游戏中计算功率指数的伪多项式算法,(IJCAI的Proc.(2015)),631-637
[88] 达贡,P。;Luby,M.,《用大因子逼近图的永久性》,Theor。计算。科学。,102, 2, 283-305 (1992) ·Zbl 0766.68056号
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