Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Πολλά NP-πλήρη προβλήματα έχουν μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Πολλά NP-πλήρη προβλήματα έχουν μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Πολλά NP-πλήρη προβλήματα έχουν μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον.

2 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Πολλά NP-πλήρη προβλήματα έχουν μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον. Πως μπορούμε να αντιμετωπίσουμε το γεγονός ότι είναι απίθανη(;) η ανακάλυψη πολυωνυμικών αλγορίθμων για αυτά τα προβλήματα; Αλγόριθμοι εκθετικού χρόνου μπορεί να είναι αποδεκτοί για εισόδους μικρού μεγέθους Είναι πιθανό να υπάρχουν πολυωνυμικοί αλγόριθμοι για σημαντικές ειδικές περιπτώσεις Είναι πιθανό να μπορούμε να βρούμε σχεδόν βέλτιστες λύσεις σε πολυωνυμικό χρόνο

3 ( -προσεγγιστικός αλγόριθμος) Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Σε πολλές περιπτώσεις μας ικανοποιεί μια προσεγγιστική λύση Ένας προσεγγιστικός αλγόριθμος υπολογίζει σε πολυωνυμικό χρόνο μία λύση η οποία είναι εγγυημένα «κοντά» στη βέλτιστη λύση Λόγος προσέγγισης Έστω τιμή της λύσης του προσεγγιστικού αλγορίθμου για είσοδο τιμή της βέλτιστης λύσης για είσοδο Ο αλγόριθμος έχει λόγο προσέγγισης αν για κάθε είσοδο μεγέθους Πρόβλημα μεγιστοποίησης:

4 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Σε πολλές περιπτώσεις μας ικανοποιεί μια προσεγγιστική λύση Ένας προσεγγιστικός αλγόριθμος υπολογίζει σε πολυωνυμικό χρόνο μία λύση η οποία είναι εγγυημένα «κοντά» στη βέλτιστη λύση Λόγος προσέγγισης Έστω τιμή της λύσης του προσεγγιστικού αλγορίθμου για είσοδο τιμή της βέλτιστης λύσης για είσοδο Ο αλγόριθμος έχει λόγο προσέγγισης αν για κάθε είσοδο μεγέθους Πρόβλημα ελαχιστοποίησης: ( -προσεγγιστικός αλγόριθμος)

5 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Προσεγγιστικό σύστημα Προσεγγιστικός αλγόριθμος που δέχεται στην είσοδο στιγμιότυπο και επιπλέον μια τιμή Για οποιοδήποτε συγκεκριμένο το προσεγγιστικό σύστημα αποτελεί -προσεγγιστικό αλγόριθμο. Ο χρόνος εκτέλεσης αυξάνει όσο μειώνεται το. Είναι πολυωνυμικός ως προς το μέγεθος του στιγμιότυπου αλλά όχι απαραίτητα ως προς το π.χ. Πλήρως πολυωνυμικό προσεγγιστικό σύστημα Προσεγγιστικό σύστημα στο οποίο ο χρόνος εκτέλεσης είναι πολυωνυμικός τόσο ως προς το μέγεθος του στιγμιότυπου όσο και ως προς το π.χ.

6 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κομβικό κάλυμμα Γράφημα Ένα υποσύνολο κόμβων είναι κομβικό κάλυμμα αν για κάθε ακμή έχουμε ή (ή και τα δύο) Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε κομβικό κάλυμμα με το ελάχιστο αριθμό κόμβων

7 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κομβικό κάλυμμα Γράφημα Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε κομβικό κάλυμμα με το ελάχιστο αριθμό κόμβων Απλός αλγόριθμος Αρχικοποίηση : Όσο επιλέγουμε μια ακμή θέτουμε αφαιρούμε από το κάθε ακμή και Ένα υποσύνολο κόμβων είναι κομβικό κάλυμμα αν για κάθε ακμή έχουμε ή (ή και τα δύο)

8 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κομβικό κάλυμμα Γράφημα Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε κομβικό κάλυμμα με το ελάχιστο αριθμό κόμβων Απλός αλγόριθμος Αρχικοποίηση : Όσο επιλέγουμε μια ακμή θέτουμε αφαιρούμε από το κάθε ακμή και Ένα υποσύνολο κόμβων είναι κομβικό κάλυμμα αν για κάθε ακμή έχουμε ή (ή και τα δύο)

9 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κομβικό κάλυμμα Γράφημα Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε κομβικό κάλυμμα με το ελάχιστο αριθμό κόμβων Απλός αλγόριθμος Αρχικοποίηση : Όσο επιλέγουμε μια ακμή θέτουμε αφαιρούμε από το κάθε ακμή και Ένα υποσύνολο κόμβων είναι κομβικό κάλυμμα αν για κάθε ακμή έχουμε ή (ή και τα δύο)

10 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κομβικό κάλυμμα Γράφημα Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε κομβικό κάλυμμα με το ελάχιστο αριθμό κόμβων Απλός αλγόριθμος Αρχικοποίηση : Όσο επιλέγουμε μια ακμή θέτουμε αφαιρούμε από το κάθε ακμή και Ένα υποσύνολο κόμβων είναι κομβικό κάλυμμα αν για κάθε ακμή έχουμε ή (ή και τα δύο)

11 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κομβικό κάλυμμα Γράφημα Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε κομβικό κάλυμμα με το ελάχιστο αριθμό κόμβων Απλός αλγόριθμος Αρχικοποίηση : Όσο επιλέγουμε μια ακμή θέτουμε αφαιρούμε από το κάθε ακμή και Ένα υποσύνολο κόμβων είναι κομβικό κάλυμμα αν για κάθε ακμή έχουμε ή (ή και τα δύο)

12 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κομβικό κάλυμμα Γράφημα Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε κομβικό κάλυμμα με το ελάχιστο αριθμό κόμβων Απλός αλγόριθμος Αρχικοποίηση : Όσο επιλέγουμε μια ακμή θέτουμε αφαιρούμε από το κάθε ακμή και Ένα υποσύνολο κόμβων είναι κομβικό κάλυμμα αν για κάθε ακμή έχουμε ή (ή και τα δύο)

13 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κομβικό κάλυμμα Γράφημα Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε κομβικό κάλυμμα με το ελάχιστο αριθμό κόμβων Απλός αλγόριθμος Αρχικοποίηση : Όσο επιλέγουμε μια ακμή θέτουμε αφαιρούμε από το κάθε ακμή και Ένα υποσύνολο κόμβων είναι κομβικό κάλυμμα αν για κάθε ακμή έχουμε ή (ή και τα δύο)

14 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κομβικό κάλυμμα Γράφημα Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε κομβικό κάλυμμα με το ελάχιστο αριθμό κόμβων Απλός αλγόριθμος Αρχικοποίηση : Όσο επιλέγουμε μια ακμή θέτουμε αφαιρούμε από το κάθε ακμή και Ένα υποσύνολο κόμβων είναι κομβικό κάλυμμα αν για κάθε ακμή έχουμε ή (ή και τα δύο)

15 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κομβικό κάλυμμα Γράφημα Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε κομβικό κάλυμμα με το ελάχιστο αριθμό κόμβων βέλτιστη λύση Ένα υποσύνολο κόμβων είναι κομβικό κάλυμμα αν για κάθε ακμή έχουμε ή (ή και τα δύο)

16 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κομβικό κάλυμμα Ο απλός αλγόριθμος είναι 2-προσεγγιστικός αλγόριθμος πολυωνυμικού χρόνου Έστω το σύνολο των ακμών που επέλεξε ο αλγόριθμος: Το κομβικό κάλυμμα αποτελείται από τους κόμβους που είναι άκρα των ακμών του επομένως Κάθε ακμή του καλύπτεται από έναν τουλάχιστον κόμβο του βέλτιστου καλύμματος. Επιπλέον στο δεν υπάρχουν ακμές με κάποιο κοινό άκρο. Επομένως

17 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή Ένας πωλητής πρέπει να επισκεφτεί πόλεις και να καταλήξει στην πόλη όπου ξεκίνησε την περιοδεία του, ελαχιστοποιώντας το συνολικό κόστος μετακίνησης Ιωάννινα Πάτρα Αθήνα Κοζάνη Θεσσαλονίκη Ηράκλειο Λάρισα Βόλος

18 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή Συνάρτηση κόστους Πλήρες γράφημα Περιοδεία (κύκλος Hamilton): Κύκλος που επισκέπτεται κάθε κόμβο ακριβώς μια φορά Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε μια περιοδεία ελάχιστου συνολικού κόστους Για ένα σύνολο ακμών ορίζουμε το κόστος του ως

19 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή Συνάρτηση κόστους Πλήρες γράφημα Μπορούμε να βρούμε μια σχεδόν βέλτιστη περιοδεία αν η συνάρτηση κόστους ικανοποιεί την τριγωνική ανισότητα: Τριγωνική ανισότητα: Για κάθε τριάδα κόμβων Η τριγωνική ανισότητα ισχύει σε πολλές πρακτικές εφαρμογές, π.χ. όταν το κόστος αντιστοιχεί στην απόσταση δύο σημείων στο επίπεδο

20 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Κεντρική ιδέα: Το βάρος (κόστος) ενός ελαφρύτατου συνδετικού δένδρου του γραφήματος αποτελεί κάτω φράγμα του κόστους της βέλτιστης περιοδείας a 8 h b 4 11 cd g ie f Συνάρτηση βάρους Γράφημα Ελαφρύτατο συνδετικό δένδρο (εδώ ) Ζητούμενο: δένδρο με ελάχιστο κόστος

21 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Κεντρική ιδέα: Το βάρος (κόστος) ενός ελαφρύτατου συνδετικού δένδρου του γραφήματος αποτελεί κάτω φράγμα του κόστους της βέλτιστης περιοδείας Συνάρτηση βάρους Γράφημα Ελαφρύτατο συνδετικό δένδρο (εδώ ) Ζητούμενο: δένδρο με ελάχιστο κόστος a 8 h b 4 11 cd g ie f Μπορεί να υπολογιστεί σε σχεδόν γραμμικό χρόνο

22 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Κεντρική ιδέα: Το βάρος (κόστος) ενός ελαφρύτατου συνδετικού δένδρου του γραφήματος αποτελεί κάτω φράγμα του κόστους της βέλτιστης περιοδείας Προσεγγιστικός αλγόριθμος 1.Υπολογίζουμε ένα ελαφρύτατο συνδετικό δένδρο του 2.Επιλέγουμε αυθαίρετα ένα κόμβο ως ρίζα και εκτελούμε καθοδική διερεύνηση του με αφετηρία το 3.Επιστρέφουμε την περιοδεία που σχηματίζεται από την διάταξη των κόμβων ως προς τους χρόνους ανακάλυψης της καθοδικής διερεύνησης

23 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Κεντρική ιδέα: Το βάρος (κόστος) ενός ελαφρύτατου συνδετικού δένδρου του γραφήματος αποτελεί κάτω φράγμα του κόστους της βέλτιστης περιοδείας

24 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Κεντρική ιδέα: Το βάρος (κόστος) ενός ελαφρύτατου συνδετικού δένδρου του γραφήματος αποτελεί κάτω φράγμα του κόστους της βέλτιστης περιοδείας

25 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Κεντρική ιδέα: Το βάρος (κόστος) ενός ελαφρύτατου συνδετικού δένδρου του γραφήματος αποτελεί κάτω φράγμα του κόστους της βέλτιστης περιοδείας

26 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Κεντρική ιδέα: Το βάρος (κόστος) ενός ελαφρύτατου συνδετικού δένδρου του γραφήματος αποτελεί κάτω φράγμα του κόστους της βέλτιστης περιοδείας [1,16] [2,7] [3,4][5,6] [8,15] [9,14] [12,13][10,11] διάταξη ελαφρύτατο συνδετικό δένδρο

27 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Κεντρική ιδέα: Το βάρος (κόστος) ενός ελαφρύτατου συνδετικού δένδρου του γραφήματος αποτελεί κάτω φράγμα του κόστους της βέλτιστης περιοδείας [1,16] [2,7] [3,4][5,6] [8,15] [9,14] [12,13][10,11] περιοδεία διάταξη

28 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Κεντρική ιδέα: Το βάρος (κόστος) ενός ελαφρύτατου συνδετικού δένδρου του γραφήματος αποτελεί κάτω φράγμα του κόστους της βέλτιστης περιοδείας [1,16] [2,7] [3,4][5,6] [8,15] [9,14] [12,13][10,11] περιοδείαβέλτιστη περιοδεία διάταξη

29 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Ο αλγόριθμος είναι 2-προσεγγιστικός πολυωνυμικού χρόνου βέλτιστη περιοδεία Έστω μια βέλτιστη περιοδεία και μια οποιαδήποτε ακμή της ελαφρύτατο συνδετικό δένδρο Τότε το είναι συνδετικό δένδρο, άρα συνδετικό δένδρο

30 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Ο αλγόριθμος είναι 2-προσεγγιστικός πολυωνυμικού χρόνου [1,16] [2,7] [3,4][5,6] [8,15] [9,14] [12,13][10,11] πλήρης διάνυση του : δένδρο ελαφρύτατο συνδετικό Πλήρης διάνυση του : καταγράφει τη σειρά όλων των επισκέψεων στους κόμβους κατά την καθοδική διερεύνηση Μια πλήρης διάνυση διατρέχει κάθε ακμή του δύο φορές

31 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Ο αλγόριθμος είναι 2-προσεγγιστικός πολυωνυμικού χρόνου [1,16] [2,7] [3,4][5,6] [8,15] [9,14] [12,13][10,11] πλήρης διάνυση του : Πλήρης διάνυση του : καταγράφει τη σειρά όλων των επισκέψεων στους κόμβους κατά την καθοδική διερεύνηση Μια πλήρης διάνυση διατρέχει κάθε ακμή του δύο φορές Λόγω της τριγωνικής ανισότητας: π.χ.

32 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή με τριγωνική ανισότητα Ο αλγόριθμος είναι 2-προσεγγιστικός πολυωνυμικού χρόνου [1,16] [2,7] [3,4][5,6] [8,15] [9,14] [12,13][10,11] πλήρης διάνυση του : δένδρο ελαφρύτατο συνδετικό Πλήρης διάνυση του : καταγράφει τη σειρά όλων των επισκέψεων στους κόμβους κατά την καθοδική διερεύνηση Μια πλήρης διάνυση διατρέχει κάθε ακμή του δύο φορές περιοδεία Λόγω της τριγωνικής ανισότητας:

33 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το γενικό πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή Αν η συνάρτηση κόστους δεν ικανοποιεί την τριγωνική ανισότητα τότε είναι αδύνατο να βρούμε σε πολυωνυμικό χρόνο μια -προσεγγιστική περιοδεία, για οποιαδήποτε σταθερά, εκτός εάν Κύκλος Hamilton Μας δίνεται γράφημα :υπάρχει κύκλος που επισκέπτεται κάθε (ενδιάμεσο) κόμβο ακριβώς μία φορά; Η ύπαρξη ενός -προσεγγιστικού αλγόριθμου πολυωνυμικού χρόνου συνεπάγεται πολυωνυμικό αλγόριθμο για το παρακάτω NP-πλήρες πρόβλημα

34 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το γενικό πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει -προσεγγιστικός αλγόριθμος πολυωνυμικού χρόνου για το γενικό πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή, όπου ακέραια σταθερά. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον για να βρούμε σε πολυωνυμικό χρόνο αν υπάρχει κύκλος Hamilton σε ένα γράφημα Έστω το πλήρες γράφημα με σύνολο κόμβων Ορίζουμε τη συνάρτηση κόστους των ακμών του ως Αν το έχει κύκλο Hamilton τότε η βέλτιστη περιοδεία του έχει κόστος Διαφορετικά η περιέχει τουλάχιστον μια ακμή εκτός, άρα

35 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Το γενικό πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει -προσεγγιστικός αλγόριθμος πολυωνυμικού χρόνου για το γενικό πρόβλημα του περιοδεύοντος πωλητή, όπου ακέραια σταθερά. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον για να βρούμε σε πολυωνυμικό χρόνο αν υπάρχει κύκλος Hamilton σε ένα γράφημα Έστω το πλήρες γράφημα με σύνολο κόμβων Έστω η περιοδεία του που επιστρέφει ο. Ισχύει Αν το έχει κύκλο Hamilton τότε Διαφορετικά. Επομένως μπορούμε να αποφασίσουμε σε πολυωνυμικό χρόνο αν το περιέχει κύκλο Hamilton!

36 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου σύνολο αντικειμένων οικογένεια υποσυνόλων του Το σύνολο καλύπτει το αν Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε ένα υποσύνολο ελάχιστου μεγέθους που να καλύπτει το

37 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Άπληστος αλγόριθμος 1.αρχικοποίηση: 2.ενόσω 3. επιλέγουμε που μεγιστοποιεί το 4.

38 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Άπληστος αλγόριθμος 1.αρχικοποίηση: 2.ενόσω 3. επιλέγουμε που μεγιστοποιεί το 4.

39 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Άπληστος αλγόριθμος 1.αρχικοποίηση: 2.ενόσω 3. επιλέγουμε που μεγιστοποιεί το 4.

40 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Άπληστος αλγόριθμος 1.αρχικοποίηση: 2.ενόσω 3. επιλέγουμε που μεγιστοποιεί το 4.

41 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Άπληστος αλγόριθμος 1.αρχικοποίηση: 2.ενόσω 3. επιλέγουμε που μεγιστοποιεί το 4.

42 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Άπληστος αλγόριθμος 1.αρχικοποίηση: 2.ενόσω 3. επιλέγουμε που μεγιστοποιεί το 4. βέλτιστη κάλυψη

43 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Ο άπληστος αλγόριθμος είναι -προσεγγιστικός πολυωνυμικού χρόνου, όπου και

44 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Ο άπληστος αλγόριθμος είναι -προσεγγιστικός πολυωνυμικού χρόνου, όπου και Έστω το -οστό σύνολο που επιλέγει ο αλγόριθμος Η προσθήκη του έχει κόστος 1 αφού αυξάνει το κατά μια μονάδα στοιχεία του που καλύπτονται για πρώτη φορά Κόστος ανά νέο στοιχείο Επομένως έχουμε

45 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Ο άπληστος αλγόριθμος είναι -προσεγγιστικός πολυωνυμικού χρόνου, όπου και Έστω το -οστό σύνολο που επιλέγει ο αλγόριθμος Η προσθήκη του έχει κόστος 1 αφού αυξάνει το κατά μια μονάδα στοιχεία του που καλύπτονται για πρώτη φορά Κόστος ανά νέο στοιχείο Επομένως έχουμε Αποδίδουμε στο βέλτιστο κάλυμμα κόστος

46 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Ο άπληστος αλγόριθμος είναι -προσεγγιστικός πολυωνυμικού χρόνου, όπου και Θα δείξουμε ότι Με δεδομένο το παραπάνω έχουμε για οποιοδήποτε

47 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Ο άπληστος αλγόριθμος είναι -προσεγγιστικός πολυωνυμικού χρόνου, όπου και Θα δείξουμε ότι στοιχεία του που δεν έχουν καλυφθεί ακόμα Έστω και, δηλαδή ο αλγόριθμος επιλέγει Ισχύει ακόμα ότι πλήθος στοιχείων που καλύπτονται για πρώτη φορά από το για οποιοδήποτε Θέτουμε για και

48 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Ο άπληστος αλγόριθμος είναι -προσεγγιστικός πολυωνυμικού χρόνου, όπου και Θα δείξουμε ότι Επομένως έχουμε για οποιοδήποτε

49 Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Κάλυψη συνόλου Ο άπληστος αλγόριθμος είναι -προσεγγιστικός πολυωνυμικού χρόνου, όπου και Θα δείξουμε ότι Επομένως έχουμε για οποιοδήποτε

50 Ακέραιος Προγραμματισμός TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Σταθμισμένο κομβικό κάλυμμα Γράφημα Ένα υποσύνολο κόμβων είναι κομβικό κάλυμμα αν για κάθε ακμή έχουμε ή (ή και τα δύο) Πρόβλημα βελτιστοποίησης : Θέλουμε κομβικό κάλυμμα με ελάχιστο βάρος Βάρη κόμβων : Βάρος καλύμματος : Ακέραιο Πρόγραμμα μεταβλητή για κάθε

51 Προσέγγιση μέσω Γραμμικού Προγραμματισμού TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Ακέραιο Πρόγραμμα Μεταβλητή για κάθε : Γραμμικό Πρόγραμμα χαλάρωση

52 Προσέγγιση μέσω Γραμμικού Προγραμματισμού TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Έστω το βέλτιστο κάλυμμα με βάρος Έστω μια βέλτιστη λύση του γραμμικού προγράμματος με βάρος Τότε Ακέραιο Πρόγραμμα Μεταβλητή για κάθε : Γραμμικό Πρόγραμμα χαλάρωση

53 Προσέγγιση μέσω Γραμμικού Προγραμματισμού TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Έστω το βέλτιστο κάλυμμα με βάρος Έστω μια βέλτιστη λύση του γραμμικού προγράμματος με βάρος Τότε Ακέραιο Πρόγραμμα Μεταβλητή για κάθε : Γραμμικό Πρόγραμμα χαλάρωση

54 Προσέγγιση μέσω Γραμμικού Προγραμματισμού TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Έστω μια βέλτιστη λύση του γραμμικού προγράμματος με βάρος Ακέραιο Πρόγραμμα Στρογγυλοποίηση λύσης γραμμικού προγράμματος Γραμμικό Πρόγραμμα χαλάρωση Στρογγυλοποίηση : Επιλέγουμε στο κομβικό κάλυμμα τους κόμβους με Για κάθε ακμή έχουμε άρα το είναι κομβικό κάλυμμα

55 Προσέγγιση μέσω Γραμμικού Προγραμματισμού TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Έστω μια βέλτιστη λύση του γραμμικού προγράμματος με βάρος Στρογγυλοποίηση λύσης γραμμικού προγράμματος Στρογγυλοποίηση : Επιλέγουμε στο κομβικό κάλυμμα τους κόμβους με Για κάθε ακμή έχουμε άρα το είναι κομβικό κάλυμμα Επιπλέον

56 Προσεγγιστικό σύστημα για το πρόβλημα του Σακιδίου TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Έχουμε αντικείμενα, όπου το αντικείμενο έχει βάρος και (ακέραια) αξία Ο σκοπός μας είναι να γεμίσουμε με τα αντικείμενα αυτά ένα σακίδιο ώστε η συνολική αξία των αντικειμένων που επιλέξαμε να είναι η μέγιστη δυνατή και το συνολικό βάρος. Μπορούμε να υποθέσουμε για κάθε Το πρόβλημα του Σακιδίου 4 Δηλαδή θέλουμε που μεγιστοποιεί το και ικανοποιεί

57 Προσεγγιστικό σύστημα για το πρόβλημα του Σακιδίου TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Δυναμικός Προγραμματισμός Ορίζουμε τα υποπροβλήματα ελάχιστο βάρος υποσυνόλου στοιχείων με αξία γιακαι Για να λύσουμε το πρόβλημα του σακιδίου υπολογίζουμε όλες τις τιμές και επιλέγουμε τη λύση με μέγιστο τέτοιο ώστε Έστω Τότε άρα έχουμε υποπροβλήματα

58 Προσεγγιστικό σύστημα για το πρόβλημα του Σακιδίου TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Δυναμικός Προγραμματισμός Τα υποπροβλήματα λύνονται μέσω της ακόλουθης αναδρομής Έστω μια βέλτιστη λύση του Αν και τότε Αν τότε Άρα

59 Προσεγγιστικό σύστημα για το πρόβλημα του Σακιδίου TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Δυναμικός Προγραμματισμός Αλγόριθμος Αποθηκεύουμε τις βέλτιστες τιμές των υποπροβλημάτων σε ένα διδιάστατο πίνακα. Ξεκινάμε με για όλα τα Χρόνος εκτέλεσης :Δεν είναι πολυωνυμικός!

60 Προσεγγιστικό σύστημα για το πρόβλημα του Σακιδίου TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Για να κάνουμε το χρόνο εκτέλεσης πολυωνυμικό (θυσιάζοντας την ακρίβεια της λύσης) στρογγυλοποιούμε τις αξίες ως προς μια παράμετρο Θέτουμε και Επιπλέον έστω τιμή βέλτιστης λύσης του προβλήματος του Σακιδίου με αξίες Τότε Οι είναι πολλαπλάσιες του και

61 Προσεγγιστικό σύστημα για το πρόβλημα του Σακιδίου TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Για να κάνουμε το χρόνο εκτέλεσης πολυωνυμικό (θυσιάζοντας την ακρίβεια της λύσης) στρογγυλοποιούμε τις αξίες ως προς μια παράμετρο Θέτουμε και Οι είναι πολλαπλάσιες του και Επιπλέον έστω τιμή βέλτιστης λύσης του προβλήματος του Σακιδίου με αξίες Τότε Άρα για να βρούμε μια προσεγγιστική λύση, λύνουμε το πρόβλημα του Σακιδίου με αξίες. Έστω ότι επιστρέφει το σύνολο στοιχείων. Ισχύει ότι. Θα δείξουμε ότι, όπου οποιοδήποτε σύνολο τέτοιο ώστε

62 Προσεγγιστικό σύστημα για το πρόβλημα του Σακιδίου TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Άρα για να βρούμε μια προσεγγιστική λύση, λύνουμε το πρόβλημα του Σακιδίου με αξίες. Έστω ότι επιστρέφει το σύνολο στοιχείων. Ισχύει ότι. Θα δείξουμε ότι, όπου οποιοδήποτε σύνολο τέτοιο ώστε Έχουμε Επιπλέον Έστω. Τότε Για απλότητα υποθέτουμε ότι το είναι ακέραιος, οπότε Επίσης

63 Προσεγγιστικό σύστημα για το πρόβλημα του Σακιδίου TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Άρα για να βρούμε μια προσεγγιστική λύση, λύνουμε το πρόβλημα του Σακιδίου με αξίες. Έστω ότι επιστρέφει το σύνολο στοιχείων. Ισχύει ότι. Θα δείξουμε ότι, όπου οποιοδήποτε σύνολο τέτοιο ώστε Έχουμε Επιπλέον και Άρα

64 Προσεγγιστικό σύστημα για το πρόβλημα του Σακιδίου TexPoint fonts used in EMF. Read the TexPoint manual before you delete this box.: AA A AA A A Άρα για να βρούμε μια προσεγγιστική λύση, λύνουμε το πρόβλημα του Σακιδίου με αξίες. Έστω ότι επιστρέφει το σύνολο στοιχείων. Ισχύει ότι. Θα δείξουμε ότι, όπου οποιοδήποτε σύνολο τέτοιο ώστε Χρόνος εκτέλεσης = αφού


Κατέβασμα ppt "Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι Πολλά NP-πλήρη προβλήματα έχουν μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google