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网络同质性原理和图划分问题的近似算法

批准号:
61672323
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
张鹏
依托单位:
学科分类:
计算机科学的基础理论
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
林国辉、王华、刘宏、张舒、马静静、蒲莲容、贾会强、杨润民、尹宗伟

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
网络同质性原理表明,在复杂网络中,一个顶点总是与它的邻居具有相同或相似的属性。从这一基本原理出发,我们提炼出两个简单而有趣的组合优化问题:最大满意边问题和最大满意顶点问题。最大满意边问题的一个自然变化是最大k-补割问题。这三个问题都属于图划分问题。巧合的是,它们与经典的多路割问题、最小k-割问题有着密切的联系。这三个问题都是NP难的,因而使用近似的方法对其研究就成为一种自然的途径。从正的方面,项目组主要采用线性规划和半正定规划等方法,对问题设计出具有最好近似比的近似算法;从负的方面,开发新的归约技术,证明问题最好的或改进的近似难度。本项目有两个显著的特色:其一是从算法的角度研究网络科学中的问题,属于交叉研究;其二是研究问题是全新的图划分问题,属于前沿研究。对这些图划分问题的研究,能够深化对复杂网络结构和演化规律的认识,推进图划分问题的发展前沿,并对近似算法和组合优化学科的发展做出贡献。
英文摘要
The homophyly principle of networks shows that in a complex network, a vertex tends to have the same or similar attributes with its neighbors. Starting from this basic law, we extract two simple and interesting combinatorial optimization problems, that is, the Maximum Happy Vertices (MHV) problem and the Maximum Happy Edges (MHE) problem. A natural variant of MHE is the Max k-Uncut (MkUC) problem. All these three problems belong to the graph partitioning problems. Coincidentally, they are closely related to the classical Multiway Cut and Min k-Cut problems. Since these three problems are NP-hard, the approximation method is a natural approach to study them. From the positive aspect, we shall design approximation algorithms with the best ratios for these problems using the methods such as linear programming and semidefinite programming. From the negative aspect, we shall prove the best or improved approximation hardness results for the problems by developing new reductions. Our project has two distinguished properties: Firstly, it is an interdisciplinary research since we study the algorithmic aspects of the homophyly law of networks. Secondly, we actually conduct a cutting-edge research since our research problems are the newest graph partitioning problems. The research on the graph partitioning problems, including MHV, MHE, and MkUC, will deepen our understanding to the structures and evolution rules of complex networks, push forward the cutting edge of the graph partitioning problems, and contribute to the theory of approximation algorithms and combinatorial optimization.
本项目研究主要来自于网络科学中的几个图划分问题,包括最大满意边问题、最大满意顶点问题、最大k-补割问题和标签s-t割问题等。项目组取得的主要成果包括:(1)对最大满意边问题和最大满意顶点问题给出了具有最好近似比的近似算法。(2)对最大k-补割问题给出了具有最好近似比的近似算法。(3)对标签s-t割问题给出了具有最好近似比的近似算法。(4)证明了标签s-t割的一个自然的线性规划的整性间隙为Omega(m^(1/3)),其中m为图的边的数目。(5)证明了最大k-补割问题和著名的稠密k-子图问题在可近似性上是等价的(忽略常数因子)。取得以上结果所采用的技术主要包括线性规划、随机和概率方法、组合技术以及归约等。. 项目组发表期刊论文25篇,其中CCF-A类论文1篇,CCF-B类论文9篇,SCI一区论文3篇,SCI二区论文2篇。这些论文发表在IANDC、Algorithmica、EJOR、JGO、TCS等算法领域的著名期刊上。项目负责人以第一作者发表IANDC论文一篇,Algorithmica论文两篇。其中,IANDC上的论文是山东大学软件学院首次在理论计算机科学CCF-A类出版物上发表论文。. 对这些图划分问题的研究,深化了对复杂网络结构和演化规律的认识,推进了图划分问题的发展前沿,对近似算法和组合优化学科的发展做出了新的贡献。项目所提出的算法,可在所解决的问题出现的场合获得直接的应用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The LP-rounding plus greed approach for partial optimization revisited
重新审视用于部分优化的 LP 舍入加贪婪方法
DOI: 10.1007/s11704-020-0368-3
发表时间: 2021-09
期刊: Frontiers of Computer Science
影响因子: 4.2
作者: [Peng Zhang]
通讯作者: Peng Zhang
Single machine scheduling with job delivery to multiple customers
单机调度,向多个客户交付作业
DOI: 10.1007/s10951-017-0508-2
发表时间: 2018-06
期刊: Journal of Scheduling
影响因子: 2
作者: [Jianming Dong, Xueshi Wang, Jueliang Hu, Guohui Lin]
通讯作者: Guohui Lin
An approximation algorithm for genome sorting by reversals to recover all adjacencies
通过反转恢复所有邻接的基因组排序的近似算法
DOI: 10.1007/s10878-018-0346-y
发表时间: 2019
期刊: Journal of Combinatorial Optimization
影响因子: 1
作者: [Shanshan Zhai, Peng Zhang, Daming Zhu, Weitian Tong, Yao Xu, Guohui Lin]
通讯作者: Guohui Lin
A fully polynomial time approximation scheme for scheduling on parallel identical two-stage openshops
并行相同两阶段开放车间调度的完全多项式时间近似方案
DOI: 10.1007/s10878-018-0314-6
发表时间: 2018-06
期刊: Journal of Combinatorial Optimization
影响因子: 1
作者: [Jianming Dong, Ruyan Jin, Jueliang Hu, Guohui Lin]
通讯作者: Guohui Lin
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    标签割问题的细粒度计算研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      54万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      张鹏
    • 依托单位:
    基于新型荧光纳米机器的双耐药菌同时诊断及其耐药性检测研究
    • 批准号:
      82102509
    • 项目类别:
      青年科学基金项目(C类)
    • 资助金额:
      30.0万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      张鹏
    • 依托单位:
    RNA结合蛋白PABPC4在c-MYC诱导肝细胞癌发生中的作用及机制
    • 批准号:
      32100590
    • 项目类别:
      青年科学基金项目(C类)
    • 资助金额:
      30.0万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      张鹏
    • 依托单位:
    RNA结合蛋白PABPC4在c-MYC诱导肝细胞癌发生中的作用及机制
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      --
    • 资助金额:
      30万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      张鹏
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金