論文の概要: An Effective Branch-and-Bound Algorithm with New Bounding Methods for
the Maximum $s$-Bundle Problem
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.03736v1
- Date: Tue, 6 Feb 2024 06:05:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-07 16:18:54.282640
- Title: An Effective Branch-and-Bound Algorithm with New Bounding Methods for
the Maximum $s$-Bundle Problem
- Title(参考訳): 最大$s$-bundle問題に対する新しい境界法を用いた効果的な分岐・境界アルゴリズム
- Authors: Jinghui Xue, Jiongzhi Zheng, Mingming Jin and Kun He
- Abstract要約: 最大s束問題(英: Maximum s-Bundle Problem、MBP)は、与えられたグラフ内の最大s束を特定するタスクに対処する問題である。
本稿では,グラフ分割技術を利用した分割型アッパーバウンド(PUB)を導入し,より厳密なアッパーバウンドを実現する。
また,グラフ削減のための前処理において,初期下界とPUBを利用する新しいBnBアルゴリズムを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 9.400610985728441
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Maximum s-Bundle Problem (MBP) addresses the task of identifying a
maximum s-bundle in a given graph. A graph G=(V, E) is called an s-bundle if
its vertex connectivity is at least |V|-s, where the vertex connectivity equals
the minimum number of vertices whose deletion yields a disconnected or trivial
graph. MBP is NP-hard and holds relevance in numerous realworld scenarios
emphasizing the vertex connectivity. Exact algorithms for MBP mainly follow the
branch-and-bound (BnB) framework, whose performance heavily depends on the
quality of the upper bound on the cardinality of a maximum s-bundle and the
initial lower bound with graph reduction. In this work, we introduce a novel
Partition-based Upper Bound (PUB) that leverages the graph partitioning
technique to achieve a tighter upper bound compared to existing ones. To
increase the lower bound, we propose to do short random walks on a clique to
generate larger initial solutions. Then, we propose a new BnB algorithm that
uses the initial lower bound and PUB in preprocessing for graph reduction, and
uses PUB in the BnB search process for branch pruning. Extensive experiments
with diverse s values demonstrate the significant progress of our algorithm
over state-of-the-art BnB MBP algorithms. Moreover, our initial lower bound can
also be generalized to other relaxation clique problems.
- Abstract(参考訳): 最大sバンドル問題(MBP)は、与えられたグラフ内の最大sバンドルを特定するタスクに対処する。
グラフ g=(v, e) が s-バンドル (s-bundle) とは、頂点接続が少なくとも |v|-s であるとき、頂点接続が最小の頂点数に等しいときに言う。
MBPはNPハードであり、頂点接続性を強調する多くの現実シナリオに関連がある。
mbpの正確なアルゴリズムは、主に分枝結合(bnb)フレームワークに従っており、その性能は最大s束の濃度とグラフ還元による最初の下限の上限の品質に大きく依存している。
本研究では,グラフ分割技術を活用した分割型上界(PUB)を導入し,既存のものに比べてより厳密な上界を実現する。
下限を増加させるために,クリップ上で短いランダムウォークを行い,より大きな初期解を生成することを提案する。
そこで我々は,グラフ削減のための前処理に初期下界とPUBを用いる新しいBnBアルゴリズムを提案し,分岐解析にBnB探索プロセスにPUBを用いる。
多様なs値を用いた大規模な実験は、最先端のBnB MBPアルゴリズムに対する我々のアルゴリズムの顕著な進歩を示している。
さらに、最初の下界は、他の緩和傾斜問題にも一般化できる。
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