Là vấn đề đường mòn dài nhất dễ dàng hơn vấn đề con đường dài nhất?


14

Vấn đề con đường dài nhất là NP-hard. Bằng chứng (điển hình?) Dựa vào việc giảm vấn đề đường dẫn Hamilton (hoàn thành NP). Lưu ý rằng ở đây đường dẫn được thực hiện đơn giản (nút-). Đó là, không có đỉnh có thể xảy ra nhiều hơn một lần trong đường dẫn. Rõ ràng nó cũng đơn giản như vậy (không có cạnh nào xảy ra nhiều hơn một lần trong đường dẫn).

Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta bỏ yêu cầu tìm một đường dẫn đơn giản (nút-) và tìm kiếm một đường dẫn đơn giản (đường dẫn). Thoạt nhìn, vì việc tìm đường Euler dễ dàng hơn nhiều so với tìm đường Hamilton, người ta có thể hy vọng rằng việc tìm đường mòn dài nhất sẽ dễ hơn tìm đường dài nhất. Tuy nhiên, tôi không thể tìm thấy bất kỳ tài liệu tham khảo nào chứng minh điều này, chứ chưa nói đến một tài liệu cung cấp thuật toán.

Lưu ý rằng tôi biết về đối số được đưa ra ở đây: /programming/8368547/how-to-find-the-longest-ematviest-trail-in-an-undirected- weighted-graph Tuy nhiên, đối số có vẻ như thiếu sót ở dạng hiện tại của nó, vì về cơ bản nó cho thấy bạn có thể giải quyết trường hợp đơn giản cạnh bằng cách giải quyết trường hợp đơn giản nút trên một biểu đồ khác (vì vậy việc giảm là sai cách). Không rõ ràng rằng việc giảm cũng có thể dễ dàng thay đổi để hoạt động theo cách khác. (Tuy nhiên, điều đó cho thấy rằng ít nhất thì vấn đề về con đường dài nhất không khó hơn vấn đề về con đường dài nhất.)

Vì vậy, có bất kỳ kết quả được biết đến để tìm ra những con đường dài nhất (đường dẫn đơn giản)? Độ phức tạp (lớp)? (Hiệu quả) thuật toán?


Đây không phải là cùng một vấn đề chính xác, nhưng hãy xem vấn đề Mở rộng tối thiểu tương đối giống nhau.
RB

10
Có lẽ tôi đã không hiểu rõ câu hỏi, nhưng đường dẫn Hamilton là NP hoàn chỉnh ngay cả trên đồ thị hình khối, vì mỗi lần di chuyển của một nút yêu cầu hai cạnh không có cách nào để sử dụng lại nút hai lần ngay cả khi chúng ta thư giãn điều kiện từ nút đơn giản đường dẫn đến đường dẫn đơn giản; Vì vậy, vấn đề đường dẫn Hamilton vẫn hoàn thành NP.
Marzio De Biasi

3
@Bangye: ok nhưng trong đồ thị hình khối nếu một nút được duyệt qua một lần, thì phải sử dụng 2 cạnh ... và nút đó không thể được duyệt lại (vì chỉ có một cạnh không được đảo ngược). Vì vậy, trong các biểu đồ khối, các nút không thể được "lặp lại" (ngoại trừ cạnh cuối cùng của đường mòn có thể xảy ra với nút đã đi qua)
Marzio De Biasi

1
Dưới đây là tài liệu tham khảo: AA Bertossi, Vấn đề đường dẫn hamiltonian là NP-đầy đủ, Thư xử lý thông tin, 13 (1981) 157-159.
Lamine

1
@Lamine: Cảm ơn đã làm rõ. Tôi không nghĩ rằng bạn phải xóa bình luận của mình bởi vì sẽ rất tự nhiên khi đưa ra một ý tưởng tương tự trước tiên và thấy nó không hoạt động thực sự hữu ích.
Yota Otachi

Câu trả lời:


21

Từ các ý kiến ​​trên: vấn đề chu trình Hamilton vẫn hoàn thành NP ngay cả trong các biểu đồ lưới có mức độ tối đa 3 [1], nhưng trong các biểu đồ này, mọi giao dịch của một nút đều yêu cầu hai cạnh và nhiều nhất một cạnh vẫn không được sử dụng, do đó, một nút không thể đi qua hai lần bởi một con đường Euler.

Vì vậy, rõ ràng có một sự giảm ngay lập tức từ vấn đề chu trình Hamilton đến vấn đề của bạn: đưa ra một biểu đồ lưới có độ lớn tối đa 3 , chỉ cần yêu cầu một vệt dài.| V |G=(V,E)|V|

Nhưng tất cả ba cạnh của nút ở cuối đường mòn có thể được sử dụng; để tránh tình trạng này, bạn có thể chọn nút trên cùng bên trái của biểu đồ lưới (có độ hai) và thêm hai nút: và cạnh mới và yêu cầu một vệt dài : không chính thức các lực cạnh được thêm vào là điểm cuối của đường mòn.uE = E { ( u , u ) , ( u , u ) } | V ' | = | V | + 2 u ' , u "V=V{u,u}E=E{(u,u),(u,u)}|V|=|V|+2u,u

[1] Christos H Papadimitriou, Umesh V Vazirani, Về hai vấn đề hình học liên quan đến vấn đề nhân viên bán hàng du lịch, Tạp chí Thuật toán, Tập 5, Số 2, Tháng Sáu 1984, Trang 231-246, ISSN 0196-6774


Tôi gặp một chút khó khăn khi kết hôn với điều này, cũng như một số ý kiến ​​khác, về việc dễ dàng tìm thấy dấu vết Euler. Hoặc là điểm quan trọng mà (bám vào ví dụ của bạn) quyết định có hay không có một vệt dài "Eulerian"dễ hơn là quyết định có hay không một vệt dài? Điều này chắc chắn sẽ là một chút ngạc nhiên đối với tôi, nhưng chắc chắn thú vị. | V ||E||V|
Jasper

1
Trong biểu đồ khối, bạn chắc chắn rằng không có vệt dài, thực sự tất cả các cạnh có độ phức tạp bậc 3 ( ). Vì vậy, các vấn đề của việc tìm kiếm một dấu vết của chiều dài(với thủ thuật bổ sung ) khó hơn (NPC); không chính thức: đối với mỗi nút có ba cặp cạnh có thể được sử dụng để đặt dấu vết và bạn không biết "hiệu ứng" của lựa chọn cho đến khi bạn xây dựng phần còn lại của đường. Trong một biểu đồ bình thường, đường dẫn Euler rất dễ tính toán vì ở mỗi bước bạn có thể chắc chắn rằng mình có thể "quay trở lại" nút bắt đầu (xem thuật toán của Fleury). Ô ( 1 ) | V | u ' , u "|E|Ôi(1)|V|bạn',bạn"
Marzio De Biasi
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.