Метод сумм Ньютона в задачах комбинаторной оптимизации
А. И. Барвинок
Аннотация:
Рассматривается ряд классических комбинаторных задач оптимизации (задачи о назначениях, о взвешенных разбиениях, о коммивояжере, о
$k$-сочетаниях), формулируемых как задачи поиска максимума вещественной функции
$f$, заданной на симметрической группе
$S_n$, а также задачи о поиске максимума
$f$ на некотором подмножестве группы
$S_n$ и о нахождении кратности данного значения функции относительно некоторого заряда
$\mu$ на группе. Для решения этих задач предлагается
метод, состоящий в вычислении
$m$-го момента функции
$f$ и интеграла
$$
S_\mu(f,t)=\sum_{g\in S_n}\exp{tf(g)}\mu(g), \quad t\in\mathbb R.
$$
Построены приближенные алгоритмы субэкспоненциальной по
$n$ сложности для некоторых частных случаев рассматриваемых задач. В задачах о назначениях и взвешенных паросочетаниях найден класс зарядов, для которых существует псевдополиномиальный алгоритм определения кратностей значений функции
$f$. Для этих же задач построены алгоритмы нахождения максимума
$f$ на открытом по Зарисскому подмножестве группы
$S_n$ (как алгебраической группы), требующие выполнения
полиномиального по
$n$ числа арифметических действий, сравнения вещественных чисел и взятия экспонент. В ряде случаев такие алгоритмы будут псевдополиномиальными. Для задачи о взвешенных разбиениях и
$k$-сочетаниях вычисление выражения
$S_\mu(f,t)$ при подходящем заряде
$\mu$ сводится к вычислению инвариантов соответственно полилинейной и билинейной формы. В последнем случае предложен алгоритм вычисления такого инварианта.
УДК:
519.78+519.11
Статья поступила: 01.12.1988