Cấu trúc của các trường hợp bệnh lý cho các thuật toán đơn giản


17

Theo như tôi hiểu, tất cả đều biết các quy tắc trục xác định cho thuật toán đơn giản có các đầu vào cụ thể mà thuật toán yêu cầu thời gian theo cấp số nhân (hoặc ít nhất là không phải đa thức) để tìm ra tối ưu. Chúng ta hãy gọi những trường hợp này là 'bệnh lý' vì thông thường (tức là trên hầu hết các đầu vào), thuật toán đơn giản kết thúc nhanh chóng. Tôi nhớ từ khóa học lập trình toán học của mình rằng các ví dụ tiêu chuẩn về các trường hợp bệnh lý cho các quy tắc cụ thể có cấu trúc cao. Câu hỏi chung của tôi là nếu đây là một tạo tác của các ví dụ cụ thể, hoặc một tính năng của các trường hợp bệnh lý nói chung?

Các kết quả như phân tích trơn tru và thuật toán thời gian đa thức mở rộng nó dựa vào nhiễu loạn đầu vào --- cho thấy các ví dụ bệnh lý là rất đặc biệt. Do đó, trực giác rằng các trường hợp bệnh lý có cấu trúc cao dường như không quá xa vời.

Có ai có bất kỳ hiểu biết cụ thể về điều này? Hoặc một số tài liệu tham khảo cho công việc hiện tại? Tôi đã đặc biệt mơ hồ về những gì tôi muốn nói là 'có cấu trúc' để cố gắng bao quát hết mức có thể, nhưng những gợi ý về cách ghim xuống 'cấu trúc' tốt hơn cũng sẽ hữu ích. Bất kỳ lời khuyên hoặc tài liệu tham khảo được đánh giá rất cao!


1
Tôi không chắc là tôi đã hiểu câu hỏi của bạn hay chưa, nhưng ngược lại với cấu trúc của Google có vẻ là ngẫu nhiên. Nếu một thuật toán đơn giản với quy tắc xoay vòng nhất định là không hiệu quả đối với các trường hợp ngẫu nhiên (với xác suất cao, theo một số phân phối tự nhiên ), có lẽ mọi người không quan tâm đến việc xây dựng một ví dụ tồi cho quy tắc xoay vòng cụ thể đó bởi vì quy tắc xoay vòng cụ thể đó chủ yếu là vô dụng.
Tsuyoshi Ito

Bạn đang hỏi: đối với một quy tắc xoay vòng cố định, xác suất mà một trường hợp ngẫu nhiên sẽ là bệnh lý là gì? tức là phân tích trường hợp trung bình của thuật toán?
Kaveh

Tôi không yêu cầu xác suất một trường hợp ngẫu nhiên là bệnh lý. Tôi thực sự chỉ hỏi liệu các trường hợp bệnh lý có cấu trúc đặc biệt với chúng không. Như Tsuyoshi chỉ ra, tôi thực sự nên hạn chế nó theo các quy tắc xoay vòng 'tốt', bất kể điều đó có nghĩa là gì. Bất kỳ đề xuất về làm thế nào để làm cho điều này rõ ràng hơn?
Artem Kaznatcheev

4
Tôi tin rằng rất nhiều trường hợp bệnh lý là các hình khối mà các mặt của nó đã bị nhiễu loạn, nhưng tôi đã nhìn vào điều này đủ lâu trước đây rằng bộ nhớ của tôi có thể sai hoàn toàn.
Peter Shor

Câu trả lời:


16

Amenta và Ziegler đã chứng minh rằng tất cả các cấu trúc được biết đến hiện tại của các trường hợp theo thời gian hàm mũ cho đơn giản theo một cấu trúc cụ thể mà họ gọi là "sản phẩm biến dạng":

Các sản phẩm biến dạng và bóng tối đa của đa giác của Amenta và Ziegler

Tuy nhiên, tôi không nghĩ có bất kỳ lý do nào để tin rằng tất cả các trường hợp xấu cho đơn giản đều có cấu trúc này. Đây có lẽ chỉ là một tạo tác của quá trình nghiên cứu:

  1. Klee và Minty đã tìm thấy ví dụ theo thời gian theo cấp số nhân.
  2. Các nhà nghiên cứu khác đã xem xét và các kỹ thuật của Klee và Minty và mở rộng chúng sang các quy tắc trụ khác. Họ tự nhiên đi theo con đường ít kháng cự nhất và đi theo khối Klee-Minty càng sát càng tốt.
  3. Khi ai đó tìm thấy một ví dụ tồi cho quy tắc xoay vòng, sẽ không có động cơ nào để mọi người tìm kiếm thêm. Kết quả là, tất cả các ví dụ xấu mà chúng ta biết có cấu trúc tương tự nhau.

1
Tôi luôn thích câu trả lời xã hội học cho câu hỏi toán học;). Cảm ơn câu trả lời! Tôi sẽ xem xét kỹ hơn về AmentaZiegler1996, bạn có biết kết quả từ năm 96 hoạt động tốt trên các sản phẩm biến dạng không? Tôi đã tìm thấy một bài báo của Norman Zadeh (từ 1980 và 2009) rằng ngay cả trong phiên bản thập niên 80 [ stanford.edu/group/SOL/reports/OR-80-27.pdf ] đã đề cập đến việc khắc phục việc xây dựng sản phẩm bị biến dạng.
Artem Kaznatcheev

"Sản phẩm biến dạng" rõ ràng là một khái niệm trực quan trong cộng đồng LP trong nhiều thập kỷ trước khi Nina và Gunter chính thức hóa nó. Chắc chắn đó là một mô tả chính xác về các khối Klee-Minty!
Jeffε

1
Xem thêm Matoušek và Szabo của cận dưới mũ cho RANDOM EDGE trên "hình khối trừu tượng", có thể được xem như là người anh em họ tổ hợp sản phẩm bị biến dạng amenta và Ziegler của: portal.acm.org/citation.cfm?id=1033164
Jeffε
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.