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热带几何学告诉我们线性规划的复杂性。 (英语) Zbl 1459.90124号

热带几何最近被用于凸优化和博弈论中获得新的复杂性结果。在本文中,我们将此方法应用于一类著名的线性规划算法,即对数-载波内点方法。我们通过构造一系列在维(2r)上具有(3r+1)不等式的线性规划,证明了这些方法不是强多项式的,对于这些线性规划,所执行的迭代次数为(Omega(2^r))。这些线性程序中心路径的总曲率在\(r)中也是指数形式的,这与Deza、Terlaky和Zinchenko提出的Hirsch猜想的连续相似性相矛盾。这些结果是通过分析热带中心路径得到的,热带中心路径是通过“对数眼镜”观察到的经典线性规划参数族中心路径的分段线性极限。这使我们能够为一般情况下的迭代次数和总曲率提供组合下界。

MSC公司:

90C05(二氧化碳) 线性规划
90摄氏51度 内部点方法
90C24型 热带优化(例如,max-plus优化)
14T10段 热带几何学基础及与代数的关系

软件:

多晶的;github
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全文: 内政部

参考文献:

[1] X.Allamigeon、A.Aznag、S.Gaubert和Y.Hamdi,《熵屏障的热带化》,预印本,https://arxiv.org/abs/2010.10205, 2020.
[2] X.Allamigeon、P.Benchimol、S.Gaubert和M.Joswig,组合单纯形算法可以求解平均收益博弈,SIAM J.Optim。,24(2014),第2096-2117页,https://doi.org/10.1137/10953800。 ·Zbl 1336.90057号
[3] X.Allamigeon、P.Benchimol、S.Gaubert和M.Joswig,《漫长而曲折的中央道路》,预印本,https://arxiv.org/abs/1405.4161, 2014.
[4] X.Allamigeon、P.Benchimol、S.Gaubert和M.Joswig,单纯形算法热带化,SIAM J.离散数学。,29(2015),第751-795页,https://doi.org/10.1137/10936464。 ·Zbl 1334.14033号
[5] X.Allamigeon、P.Benchimol、S.Gaubert和M.Joswig,Log-barirer内点方法不是强多项式,SIAM J.Appl。代数几何。,2(2018),第140-178页,https://doi.org/10.1137/17M1142132。 ·Zbl 1391.90637号
[6] X.Allamigeon、S.Gaubert和M.Skomra,使用随机游戏算法求解一般非阿基米德半定程序,J.符号计算。,85(2018),第25-54页·Zbl 1379.90021号
[7] X.Allamigeon、S.Gaubert和M.Skomra,热带光谱,离散计算。地理。,63(2020年),第507-548页·Zbl 1437.14066号
[8] D.Alessandrini,实半代数集的对数极限集,高级几何。,13(2013),第155-190页·Zbl 1271.14091号
[9] A.D.Alexandrov和Yu。G.Reshetnyak,《不规则曲线的一般理论》,Kluwer,Dordrecht,荷兰,1989年·Zbl 0691.5302号
[10] B.Bertrand、L.Loípez de Medrano和J.-J.Risler,《关于热带超曲面的总曲率,热带几何的代数和组合方面》,Contemp。数学。589,AMS,普罗维登斯,RI,2013年,第21-43页·Zbl 1312.14140号
[11] S.Bubeck和R.Eldan,《熵屏障:一个简单且最优的通用自洽屏障》,载于《第28届学习理论会议论文集》,Proc。马赫。学习。第40号决议,PMLR,2015年,第279页·Zbl 1441.90116号
[12] M.A.Bennouna和Y.El Maazouz,任意精度预测-校正内点方法的实现,2018年,https://github.com/yassineELMAAZOUZ/Projet-Barrieres-Exotiques。
[13] G.M.Bergman,代数簇的对数极限集,Trans。阿默尔。数学。Soc.,157(1971),第459-469页·兹比尔0212.53001
[14] W.Briec和C.Horvath,(mathbb{B})-凸性,Optim。,53(2004),第103-127页·Zbl 1144.90506号
[15] D.A.Bayer和J.C.Lagarias,线性规划的非线性几何。I.仿射和投影缩放轨迹。阿默尔。数学。《社会学杂志》,314(1989),第499-526页·Zbl 0671.90045号
[16] M.Bezem、R.Nieuwenhuis和E.Rodriáguez-Carbonell,求解最大代数双边线性系统的Butkovič-Zimmermann算法的指数行为,离散应用。数学。,156(2008),第3506-3509页·Zbl 1178.68637号
[17] P.Butkovič和K.Zimmermann,求解极大代数中双边线性系统的强多项式算法,离散应用。数学。,154(2006),第437-446页·兹比尔1090.68119
[18] G.Cohen、S.Gaubert和J.P.Quadrat,幂等半模中的对偶性和分离定理,线性代数应用。,379(2004),第395-422页·Zbl 1042.46004号
[19] D.Dadush和S.Huiberts,《单纯形法的平滑分析》,载于《超越算法的最坏情况分析》,T.Roughgarden主编,剑桥大学出版社,英国剑桥,2020年出版·Zbl 1451.90095号
[20] D.Dadush、S.Huiberts、B.Natura和L.A.Veígh,《运行时间仅取决于约束矩阵的线性规划的缩放不变算法》,载《第52届ACM SIGACT计算理论研讨会论文集》,STOC 2020,ACM,纽约,2020年,第761-774页·Zbl 07298286号
[21] J.De Loera,线性优化中的代数和拓扑工具,Notices Amer。数学。Soc.,66(2019),第1023-1033页·Zbl 1430.90397号
[22] J.A.De Loera、B.Sturmfels和C.Vinzant,线性规划中的中心曲线,发现。计算。数学。,12(2012),第509-540页·兹比尔1254.90108
[23] J.-P.Dedieu、G.Malajovich和M.Shub,关于线性规划理论中心路径的曲率,Found。计算。数学。,5(2005),第145-171页·Zbl 1119.90370号
[24] M.Develin和B.Sturmfels,热带凸度,Doc。数学。,9(2004),第1-27页;更正:文件。数学。,9(2004),第205-206页·Zbl 1054.52004号
[25] J.-P.Dedieu和M.Shub,线性规划中的牛顿流和内点方法,国际。J.比福尔。混沌应用。科学。工程师,15(2005),第827-839页·Zbl 1079.90156号
[26] A.Deza、T.Terlaky和Y.Zinchenko,《多面体和排列:直径和曲率》,Oper。Res.Lett.公司。,36(2008),第215-222页·Zbl 1144.52024号
[27] A.Deza、T.Terlaky和Y.Zinchenko,冗余Klee-Minty立方体的中心路径曲率和迭代复杂性,《应用数学和全局优化进展》,高级机械。数学。17,Springer,纽约,2009年,第223-256页·Zbl 1189.90098号
[28] M.Develin和J.Yu,热带多面体和细胞分辨率,实验。数学。,16(2007年),第277-291页·Zbl 1134.52006年
[29] M.Einsiedler、M.Kapranov和D.Lind,《非阿基米德变形虫和热带变种》,J.Reine Angew。数学。,601(2006),第139-157页·兹伯利1115.14051
[30] E.Gawrilow和M.Joswig,《polymake:分析凸多面体的框架》,载于《多面体-组合与计算》(Oberwolfach,1997),DMV Sem.29,Birkha用户,巴塞尔,2000年,第43-73页·Zbl 0960.68182号
[31] S.Gaubert和R.D.Katz,热带多面体的最小半空间和外部表示,《代数组合》,33(2011),第325-348页·Zbl 1218.52001号
[32] G.H.Hardy和M.Riesz,《Dirichlet系列通论》,剑桥大学出版社,英国剑桥,1915年·JFM 45.0387.03号
[33] I.Itenberg、G.Mikhalkin和E.Shustin,《热带代数几何》,Oberwolfach Sem.35,Birkha用户Verlag,巴塞尔,2007年·Zbl 1162.14300号
[34] I.Itenberg和O.Viro,拼接代数曲线反驳了Ragsdale猜想,数学。Intelligencer,18(1996),第19-28页·Zbl 0876.14017号
[35] R.G.Jeroslow,渐近线性规划,Oper。Res.,21(1973),第1128-1141页·Zbl 0283.90030号
[36] M.Joswig和G.Loho,用于多准则优化的单项式热带锥,SIAM J.离散数学。,34(2020年),第1172-1191页,https://doi.org/10.1137/17M1153066。 ·Zbl 1477.90097号
[37] M.Joswig、G.Loho、B.Lorenz和B.Schroóter,《Puiseux分数域上的线性规划和凸壳》,《2015年MACIS会议录》,柏林,2015年,《计算讲义》。科学。9582,Springer,纽约,2016年,第429-445页·Zbl 1460.90106号
[38] N.Karmarkar,线性规划的新多项式时间算法,组合数学,4(1984),第373-395页·Zbl 0557.90065号
[39] M.Kojima、S.Mizuno和A.Yoshise,一类线性互补问题的多项式时间算法,数学。编程系列。A、 44(1989),第1-26页·Zbl 0676.90087号
[40] M.Kojima、S.Mizuno和A.Yoshise,《线性规划的原对偶内点算法》,《数学规划进展》(Pacific Grove,CA,1987),Springer,纽约,1989年,第29-47页·Zbl 0708.90049号
[41] S.Kakihara、A.Ohara和T.Tsuchiya,半定程序和对称锥程序中的信息几何和内点算法,J.Optim。理论应用。,157(2013),第749-780页·Zbl 1322.90112号
[42] E.D.Kim和F.Santos,《赫希猜想的更新》,Jahresber。Dtsch公司。数学-第112版(2010年),第73-98页·Zbl 1252.05052号
[43] 北原T·T·Tsuchiya,Mizuno-Todd-Ye预测校正算法的简单变体及其无目标函数复杂度,SIAM J.Optim。,23(2013),第1890-1903页,https://doi.org/10.1137/110835475。 ·Zbl 1282.90095号
[44] G.L.Litvinov,Maslov去量化,幂等与热带数学:简介,J.Math。科学。,140(2007年),第426-444页。
[45] Y.T.Lee和A.Sidford,《线性规划的寻路方法:在(tilde O(sqrt{text{rank})迭代中求解线性规划和最大流的更快算法》,2014年IEEE第55届计算机科学基础年会,第424-433页。
[46] Y.T.Lee和A.Sidford,用\(波浪线O(\sqrt{{rank}})求解线性系统解,预打印,https://arxiv.org/abs/1910.08033, 2019.
[47] Y.T.Lee和M.-C.Yue,通用屏障是(n)-自协调,预印本,https://arxiv.org/abs/1809.03011, 2018.
[48] R.D.C.Monteiro和I.Adler,遵循原对偶算法的内部路径。第一部分:线性规划,数学。编程,44(1989),第27-41页·Zbl 0676.90038号
[49] T.Markwig,热带几何广义Puiseux级数的一个领域,Rend。塞明。麻省理工大学。都灵,68(2010),第79-92页·2010年4月12日Zbl
[50] G.Mikhalkin,《枚举热带代数几何》(mathbb{R}^2),J.Amer。数学。Soc.,18(2005),第313-377页·Zbl 1092.14068号
[51] N.Megiddo、S.Mizuno和T.Tsuchiya,线性规划的改进分层步长内点算法,数学。编程,82(1998),第339-355页·Zbl 0920.90098号
[52] D.Maclagan和B.Sturmfels,热带几何学导论,Grad。学生数学。161,AMS,普罗维登斯,RI,2015年·兹比尔1321.14048
[53] R.D.C.Monteiro和T.Tsuchiya,线性规划的Vavasis-Ye分层内点算法的变体,SIAM J.Optim。,13(2003)第1054-1079页,https://doi.org/10.1137/S1052623401388926。 ·Zbl 1044.65052号
[54] S.Mizuno、M.J.Todd和Y.Ye,关于线性规划的自适应步长原始-对偶内点算法,数学。操作。Res.,18(1993),第964-981页·Zbl 0810.90091号
[55] Y.Nesterov和A.Nemirovskii,凸规划中的内点多项式算法,SIAM,费城,1994年,https://doi.org/10.1137/1.9781611970791。 ·Zbl 0824.90112号
[56] A.Papadopoulos和M.Troyanov,弱Minkowski空间,《希尔伯特几何手册》,IRMA Lect。数学。西奥。物理学。22,欧洲数学。Soc.,祖里奇,2014年,第11-32页·Zbl 1310.51001号
[57] J.Renegar,基于牛顿方法的多项式时间算法,用于线性规划,数学。编程服务器。A、 40(1988年),第59-93页·Zbl 0654.90050号
[58] J.Richter-Gebert、B.Sturmfels和T.Theobald,《热带几何学的第一步》,载于《Idempotent Mathematics and Mathematical Physics,Contemp》。数学。377,AMS,普罗维登斯,RI,2005年,第289-317页·Zbl 1093.14080号
[59] S.Smale,《下个世纪的数学问题》,载于《数学:前沿与展望》,AMS,普罗维登斯,RI,2000年,第271-294页·Zbl 1031.00005号
[60] G.Sonnevend、J.Stoer和G.Zhao,关于通过线性外推法遵循线性程序中心路径的复杂性II,数学。编程,52(1991),第527-553页·Zbl 0742.90056号
[61] E.Tardos,求解组合线性规划的强多项式算法,Oper。Res.,34(1986),第250-256页·Zbl 0626.90053号
[62] L.van den Dries和P.Speissegger,具有收敛广义幂级数的实域,Trans。阿默尔。数学。Soc.,350(1998),第4377-4421页·Zbl 0905.03022号
[63] B.L.van der Waerden,代数II,施普林格,柏林,1993年·Zbl 0781.12003号
[64] O.Viro,《对数纸上实代数几何的去量化》,载于《欧洲数学大会》,Birkha­user,巴塞尔,2001年,第135-146页·Zbl 1024.14026号
[65] S.A.Vavasis和Y.Ye,一种运行时间仅依赖于约束矩阵的原对偶内点方法,Math。《编程》,74(1996),第79-120页·Zbl 0868.90081号
[66] S.J.Wright,原始对偶内点方法,SIAM,费城,1997,https://doi.org/10.1137/1.9781611971453。 ·Zbl 0863.65031号
[67] Ye,单纯形方法和策略迭代方法是固定折扣率的马尔可夫决策问题的强多项式,Math。操作。研究,36(2011),第593-603页·Zbl 1245.90140号
[68] G.M.Ziegler,谁解决了赫希猜想?,文件。数学。,额外卷:优化故事(2012),第75-85页·1270.90007兹罗提
[69] G.Zhao和J.Stoer,通过曲率积分求解线性程序的一类路径允许方法的复杂性估计,应用。数学。最佳。,27(1993),第85-103页·Zbl 0768.90056号
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