Квадратичная евклидова задача 2-кластеризации 1-Mean и 1-Median с ограничением на размеры кластеров: сложность и аппроксимируемость
А. В. Кельмановab,
А. В. Пяткинab,
В. И. Хандеевab a Институт математики им. С.Л. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук, г. Новосибирск
b Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Аннотация:
В работе рассматривается задача кластеризации
$N$-элементного множества
точек в
$d$-мерном евклидовом пространстве на два кластера. В этой задаче требуется найти
$2$-разбиение,
минимизирующее сумму (по обоим кластерам) внутрикластерных квадратичных разбросов точек относительно
искомых центров. Центр одного кластера определяется как
центроид (геометрический центр), а центр другого кластера
является искомой точкой во входном множестве. Анализируется вариант
задачи, в котором размеры (т. е. мощности) кластеров заданы, а их суммарный
размер совпадает с размером входного множества. Доказано,
что задача NP-трудна в сильном смысле. Установлено, что для нее не существует
полностью полиномиальной аппроксимационной схемы, если P
$\neq$ NP.
Ключевые слова:
евклидово пространство, кластеризация,
$2$-разбиение, квадратичный разброс, центр, центроид, медиана, сильная NP-трудность, несуществование полностью полиномиальной приближенной схемы, эффективная сводимость с сохранением точности.
УДК:
519.16+
519.85
MSC: 68W25,
68Q25 Поступила в редакцию: 12.08.2019
Исправленный вариант: 10.09.2019
Принята в печать: 16.09.2019
DOI:
10.21538/0134-4889-2019-25-4-69-78