欧氏空间货郎担问题的一个多项式时间近似方案的改进与实现

货郎担问题的实例是给定n个结点和任意一对结点{i,j}之间的距离di,j,要求找出一条封闭的回路,该回路经过每个结点一次且仅一次,并且费用最小,这里的费用是指回路上相邻结点间的距离和.货郎担问题是NP难的组合优化问题,是计算机算法研究的热点之一.在过去几十年中,这一经典问题成为许多重要算法思想的测试平台,并促使一些研究领域的出现,如多面体理论和复杂性理论.欧氏空间上的货郎担问题,结点限制在欧氏空间,距离定义为欧氏距离.即使是这样,欧氏空间上的货郎担问题仍然是NP难的.1996年,Arora提出欧氏空间上货郎担问题的第1个多项式时间近似方案.对其中货郎担问题的算法进行了改进:提出一种新的构造方法,使应用于该算法的"补丁引理"结论由常数6改进到常数3,从而使算法的时间复杂度大幅减少;同时,编程实现了该算法,并对实验结果进行了分析.

具有禁用区间的平行机排序时间表长问题的全多项式近似方案

近几年来,排序问题由于其深刻的实际背景和广泛的应用前景而受到关注,其自身也在不断的发展变化当中。传统模型通常假设机器是可以连续使用的,但实际上机器在加工期间也需要维护,所以有许多人考虑了机器具有禁用区间的排序模型,并指出了当机器具有多个不可用区间时是强NP-难的问题。对于普通NP-难的问题,他们提出了有效的动态规划算法或多项式时间近似算法。研究工件在两台平行机上加工的排序问题,其中第一台机器上有一段禁用区间,另一台机器是可以连续使用的。在整个加工过程中,工件不允许中断,目标函数是极小化时间表长,该问题是NP-难的。给出这一问题的一个全多项式时间近似方案,算法的时间复杂性是O(n4/ε3),其中n是工件的数量,ε是误差界。

曲面上旅行商问题的多项式时间近似方案

欧氏旅行商问题(TSP)的多项式时间近似方案(PTAS)结合了递归剖分、动态规划两种方法.相似的技术已成功用于构造多个欧氏组合优化问题的PTAS.为进一步拓展该方法的适用范围,研究曲面上的TSP.观察到球面不像平面那样可以递归正则剖分,对于可被开半球完全覆盖的小尺度球面TSP,采用的策略为将其逆球心射影到一个球内接正方形上,扰动其顶点并构造剖分网格,接着将该网格射影到球面,然后如同平面TSP的PTAS一样进行动态规划等操作.该策略被拓展到非小尺度球面TSP及更一般的一类曲面TSP.需注意的是由于球面、平面之间射影变形的不规则性,无法将球面TSP直接PTAS归约为平面TSP.

一种在欧氏空间设计多项式时间近似方案的新技术

提出了一种在欧氏平面上设计多项式时间近似方案的新技术 .应用该技术设计多项式近似方案分为两步 :( 1)对欧氏平面进行随机分割 ;( 2 )对随机分割的结果利用动态规划技术计算近似最优解 .近年来Arora利用该技术获得了TSP ,Steiner树 ,K median三个著名NP hard问题的多项式近似方案 .经验表明 ,该技术适用于欧氏平面上对“距离和”优化的NP hard问题 ,并可十分容易地推广到多维欧氏空间 .

线性分式多乘积规划问题的多项式时间近似算法

本文首先将一般形式的线性分式多乘积规划问题(MP),转化为特殊形式的子问题.再根据子问题提出一种求解(MP)的完全多项式时间近似算法,并从理论上证明该算法的收敛性和计算复杂性,数值算例也说明了算法是可行的.

机器带不可用时间限制的简单线性恶化供应链排序问题

研究的单机供应链排序问题中,机器有一个不可用时间限制,工件的加工时间与恶化率及其开工时间有关,且工件的加工不可恢复.一个或多个完工工件可组成一个发送批由车辆发送给客户,且在机器不可用时间限制之前完工的工件必须在限制开始之时或之前完成发送.问题的目标是最小化总发送时间与总发送费用之和.证明问题是NP-难的,提出了伪多项式时间的动态规划算法.进一步,在确定问题目标函数值的上界及下界之后,设计了一个完全多项式时间近似方案(FPTAS).

极小化完工时间和的有界批调度问题(英文)

考虑m台并行批加工同型机上n个带有释放时间的工件的调度问题,目标是极小化完工时间和.给出了一个多项时间近似方案.

极小化加权完工时间和的无界批量机器并行调度问题(英文)

考虑无界批量机器并行调度中极小化加权完工时间和问题.设有n个工件和m台批加工同型机.每个工件具有一个正权因子、一个释放时间和一个加工时间.每台机器可以同时加工B≥n个工件.一个批次的加工时间是该批次所包含的所有工件的加工时间的最大者.在同一批次中加工的工件有相同的完工时间,即它们的共同开始时间加上该批次的加工时间.给出了一个多项式时间近似方案(PTAS).

求带释放时间的半导体煅烧排序的最短交付时间的一个高效PTAS(英文)

本文研究一个目标是最小化最大交付时间的能分批处理的非中断单机排序问题.这个问题来源于半导体制造过程中对芯片煅烧工序的排序.煅烧炉可以看成一个能同时最多加工B(<n)个工件的处理机.此外,每个工件有一个可以允许其加工的释放时间和一个完成加工后的额外交付时间.该问题就是将工件分批后再依批次的排序加工,使得所有工件都交付后所需的时间最短.我们设计了一个用时O(f(1/ε)n5/2)的多项式时间近似方案,其中关于1/ε的指数函数f(1/ε)对固定的ε是个常数.

一类简单线性恶化加工时间的单机调度问题研究

单机调度是生产管理领域的重要研究方向,对其的研究可追溯到60多年前。近年来,在调度问题中考虑恶化工件的影响,吸引了越来越多研究者的关注。这类工件的处理时间可能随着其加工前的等待时间的增长而增长,大大加大了调度问题的复杂度。本文对可恢复模式下的一类简单线性恶化加工时间的单机调度问题进行了研究。该问题以最小化工件完成时间为目标,本文首先证明了该问题的最优解能通过0-1整数规划获得;然后证明了该问题在一般情况下其复杂度为NP-hard;最后为其给出了一个完全多项式时间近似方案。

系列平行图上带时间约束的Steiner最小树问题

对一类特殊系列平行图上带有时间约束的Steiner最小树问题,证明了其复杂性为NPC,并给出了一个完全多项式时间近似方案.

求解双代理带到达时间的并行机问题

研究了并行机情形下工件带释放时间的双代理调度问题及其求解方法,问题的优化目标为在代理B的工件总完工时间不超过一定值情况下最小化代理A的总完工时间。首先,证明了在单机条件下该问题即为NP-难问题;然后,采用动态规划方法分别给出了求解问题的拟多项式时间算法,并进一步给出了完全近似算法。

一类双约束最短路问题的近似算法

带时间和边数约束的双约束最短路问题是NP 完备的 .它的一种拟多项式精确算法可以利用动态规划方法给出 ,在此基础上采用rounding和scaling的处理技术得到了一种全多项式时间近似方案 (FPAS) .

地理位置相关移动感知系统任务分配问题研究

随着智能手机应用的普及,移动感知技术已被认为是一种高效且成本低廉的环境数据收集方式.移动感知系统中地理位置相关的最优任务分配问题是一个NP难问题.为了解决该问题,提出了一种多项式时间的近似最优的任务分配算法.该算法首先引入了单位圆盘模型中移动划分的思想,将整个监测地理空间划分为若干个子区间,并使得子区间内的最优分配方案的集合是划分前最优解的1/1+ε,这表明所设计的近似算法是一个多项式时间近似机制.随后,证明了最优任务分配问题在每个子区间内是多项式时间可解的,并设计了枚举算法求出该问题的最优解.最后,仿真实验结果表明所设计的近似最优任务分配算法的实际性能与理论分析相吻合.

环网络中的呼叫接纳控制

呼叫接纳控制是通讯网络设计与运营中的一个重要优化问题.环网络中,这一问题的目标是对于给定的具有边容量的环网络和任意利润的呼叫的集合,确定最大利润的呼叫子集并为其中每一个呼叫安排路径,使得任一边容量不被违反.对于无向和有向环网络呼叫接纳控制问题,均给出了多项式时间近似方案.

技能集扩张问题的组合最优化方法(英文)

最优技能集扩张问题是从一个已有技能集扩张为一个要求技能集,使得扩张过程的获取费用为最小.目前文献中已有基于整数规划的数值方法.本文建立有向网络的连接模型,并提出组合最优化的研究途径.主要结果是证明如下结论:1)问题是强NP-困难的;2)当中间顶点数是常数时,问题可在多项式时间求解;3)问题存在性能比为2的近似算法.此外,本文还提供精确算法(分枝定界算法)及启发式算法.

工件可拒绝平行机排序

考虑工件有到达时间并且可拒绝的m台无界平行批处理机最小化最大完工时间的排序问题.如果拒绝一个工件,要花费一定的惩罚费用;如果接受这个工件,在m台机器中的一台上分批加工,定义一批的加工时间为这批中所包含的最长工件的加工时间.目标函数是最小化接受工件的最大完工时间与拒绝工件的费用之和.当m是一个给定的数时,给出了这个问题的一个拟多项式时间算法和一个完全多项式时间近似方案.

恢复鲁棒带惩罚费用的呼叫控制问题

基于带惩罚费用的呼叫控制问题,进一步讨论恢复鲁棒带惩罚费用的呼叫控制问题,并设计出一个1.58-近似算法.特别地,当赋权线路上边数为2,情景数为2时,设计了一个动态规划算法,最后基于动态规划算法思想,设计出一个全多项式时间近似方案解决该问题.

工件具有累积效应的两台同类机排序问题

研究了具有累积效应的两台同类机排序问题,目标是极小化机器总载重.半积函数在组合优化通常用于算法设计与分析.对该文中涉及的问题,用该函数设计了一个γ-完全多项式近似方案,并进行了算法分析.

带树层次加工集约束的调度问题

研究工件带释放时间、送货时间和树层次加工集约束的调度问题。工件的加工开始时间不能早于它的释放时间,送货开始时间等于它的加工完成时间。所有机器形成一个树层次结构:若某机器能加工某工件,则该机器在树上的所有祖先均能加工该工件,这些机器构成该工件的加工集。目标是极小化最大送货完成时间。对于工件释放时间和送货时间任意的一般情形,给出了一个多项式时间近似方案(PTAS)。