一种在元素与颜色规模相近时的有效着色算法及其应用

着色算法(color-coding)是求解NP难问题的重要手段之一.而在应用着色算法时,着色算法所产生的着色方案的规模极大地影响着问题的求解性能,故构造一个尽可能小的着色方案是着色算法所寻求的目标.目前存在的着色算法均基于完全散列函数,并要求元素数目n远大于颜色数目k,且k比较小,这个限制条件使得这些着色算法在一些实际情况下无法应用.该文主要研究在元素与颜色规模相近时(n2k)的有效着色算法,并着重分析在n2k情况下着色算法的性能.该文提出了一种基于划分思想的着色方案构造算法PBCC,证明了由PBCC产生的着色方案确实可以覆盖到所有的子集,并具体给出了可应用于(l,d)-(20,16)Motif查找问题的403种着色的构造方法.文章进一步分析了PBCC产生的着色方案规模,并证明了在n2k且n-k2的情况下,任何着色算法所产生的着色方案的规模|S(n,k)|都不小于[n/2 n-k] [[n n-k]-n/2 n-k]2~(n-k)]/(2~(n-k)-2).此外,文中也采用了渐进分析技术,证明了PBCC算法生成着色方案规模为O(e2Rootof(ex-eμx 1)(n-k)),在n=2k的情况下结果是O(2.62n-k);同时,文中也证明了n2k情况下着色方案规模的下界为2n-k.     

最大简单共享问题的快速近似算法

介绍了一种基于复制结点的消除线路交叉的模型.该模型提出了一个优化问题,就是最小化结点复制的数量.同时提出一个自定义问题——"最大简单共享问题",并证明最小化结点复制的数量与最大共享问题是等价的.证明了最大简单共享问题是NP-hard的,给出了一种简单的贪心算法,并证明该贪心算法的近似度为3.引入一个"最大互斥简单共享问题",该问题是最大简单共享问题的2-近似.将其转化为在一系列图上的完美匹配问题,使该问题可以在多项式时间内得到完美解决.最后,在最大互斥简单共享的基础上,用局部搜索的方法将近似度提高到12/7.     

TSP问题的脂肪计算复杂性与启发式算法设计

旅行商问题(traveling salesman problem,简称TSP)是经典的NP-难解组合优化问题之一,求解它的高效启发式算法一直是计算机科学研究的热点.脂肪作为描述TSP结构特征的新工具,对启发式算法设计具有重要意义.目前,TSP问题的脂肪研究还处于初始阶段,缺乏理论分析结果及相关的启发式算法.首先分析了TSP问题的脂肪计算复杂性,通过构造偏移实例的技巧,证明了获取TSP的脂肪是NP-难解的,即在P(NP的假设下,不存在算法可以在多项式时间内获得完整脂肪.在此基础上,通过分析TSP问题局部最优解与脂肪的关系,给出了求解TSP问题的元启发式算法--动态候选集搜索(dynamic candidate set search,简称DCSS)算法.利用该算法,改进了目前求解TSP问题最好算法之一的LKH.TSPLIB典型实例的实验结果表明,改进后的算法在解的质量上有较为明显的提高.新的基于脂肪的启发式算法对于求解其他NP-难解问题具有一定的参考价值.     

个体速度差异的蚁群算法设计及仿真

针对如何提高蚁群算法搜索速度及防止算法停滞问题,提出一种改进的蚁群优化算法VACO(ACO algorithm based on ant velocity),通过构造与局部路径和蚂蚁个体速度相关的时间函数,并建立与时间函数相关的动态信息素释放机制,加快信息素在较优路径上正反馈过程,从而提高了算法的收敛速度;采取一种连续小区间变异策略,在加快局部搜索过程的同时可有效防止算法陷入局部最优.对典型TSP问题的仿真研究结果表明,改进后的算法在收敛性和对较好解的探索性能得到一定程度的提高.     

单体型组装问题计算模型的比较与分析

单体型检测在遗传病基因的定位、药理反应的研究、个体识别等方面有极其广阔的应用前景。单体型组装问题指如何利用个体的基因测序片断数据,根据不同的优化准则确定该个体单体型的计算问题。对MSR,MFR,MEC,WMLF,MEC／GI等单体型组装模型做了详细的分析比较,得出了如下结论：在没有引入测序误差情况下,上述模型的重构精度基本一致。随着测序误差的增加,MEC／GI模型的容错性最好,重构精度最高;MSR模型受测序误差的影响最大,只适用于测序误差极小的情形。     

d-子树划分问题

边赋非负权无向简单图的一簇顶点两两不相交的子树称为它的一个d-子树划分(d为非负实数),如果这些子树的顶点集的并等于此图的顶点集,且每棵子树的直径不超过d.图的d-子树划分问题就是求它的一个含子树数最少的d-子树划分及其所含的子树数.d-子树划分问题在有线通信网络、道路交通网络、城市供水网络、电力传输网络等网络的运行管理、维护与测试中具有很强的应用背景.文中证明了对任意正实数d,边赋非负权二分平面图的d-子树划分问题是NP-完全问题;提出了求解边赋非负权树d-子树划分问题的一个线性时间算法,详细地讨论了算法的实现策略.所提出的算法具有简明易实现、耗费时间少等特点.     

基于网络处理器NP-2的NAT设备的实现

本文主要介绍了NAT机制和网络处理器NP-2的体系结构,结合网络处理器NP-2的结构特点,提出了NAT在NP-2中的实现方案。     

难解问题的固定参数近似算法研究进展

固定参数近似算法采用参数计算方法寻求问题的近似解,是实际中处理难解问题的一种新的有效手段。根据难解问题的参数计算复杂性类别,综述了固定参数可解问题、参数计算复杂性未定问题和W[t]-难问题(t≥1)固定参数近似算法近年来的研究进展。对于上述每一类问题,分别归纳了当前的主要研究结果,分析了其中的主要算法设计技术并探讨了有待研究的相关问题。     

PCP定理及其在不可近似问题研究中的应用

PCP定理是近十年来计算复杂性领域内的重要成果之一,介绍了从图灵计算模型到概率可验证明（PCP）计算模型的演变过程、PCP系统的基本理论,以及PCP定理应用于不可近似问题研究的基本原理和方法。