Parameterized Inapproximability of the Minimum Distance Problem over all Fields and the Shortest Vector Problem in all $\ell_p$ Norms
本文证明了任意有限域上参数化最小距离问题及整数格上各 $\ell_p$ 范数下最短向量问题在任意常数因子内近似的 W[1]-困难性,完整回答了 Bhattacharyya 等人提出的主要未决问题。
2024-02-27 cs.CC
Parameterized Inapproximability of Independent Set in $H$-Free Graphs
研究了$H$ -free图中的独立集问题,即,图不包括某些固定图$H$作为导出子图。我们证明了多项式时间和参数化算法的几个不可逼近的结果。Halldórsson [SODA 1995]证明了对于每个$δ>0$ IS,在$K_{1,d}$ -free图中有多项式时间的$(\frac{d-1}{2}+δ)$ -逼近。我们通过证明$K_{a,b}$ -自由图允许多项式时间$O(α(G)^{1-1/a})$ -近似来扩展这个结果,其中$α(G)$是$G$中最大独立集的大小。此外,我们补充Halldórsson的结果表明,对于一些$γ=Θ(d/\log d),$有没有多项式时间$γ$ -近似这些图,除非NP = ZPP。Bonnet等人[IPEC 2018]表明,由独立集的大小$k$参数化的IS在不包含(1)恒定长度至少为$4$的圈,(2)星形$K_{1,4}$,以及(3)具有两个度至少为$3$的顶点的任何树的图上是W[1]-hard。我们加强了这一结果,证明三个不可逼近的结果,在不同的复杂性假设下,几乎相同的一类图(我们削弱条件(2),$G$不包含$K_{1,5}$)。首先,在ETH下,没有任何可计算函数$f$的$f(k)\cdot n^{o(k/\log k)}$算法。然后,在确定性Gap-ETH下,存在常数$δ>0$,使得在$f(k) \cdot n^{O(1)}$时间内不能计算$δ$…
2022-12-15 cs.CC
Almost Polynomial Factor Inapproximability for Parameterized k-Clique
本文在 W[1]≠FPT 假设下,将 k-Clique 的 FPT 不可近似性从常数因子改进到几乎多项式因子,通过引入大素数域上 Hadamard 码的列表解码技术实现。
2025-01-26 cs.CC
Parameterized (in)approximability of subset problems
我们讨论了一类子集问题的FPT时间的逼近性和不可逼近性,其中可行解$S$是输入数据的子集,$S$的值是$|S|$。类处理包括许多著名的图,集,或可满足性问题,如支配集,顶点覆盖,集覆盖,独立集,反馈顶点集等,在第一次,我们引入的概念,广义的安全逼近和显示强大的参数化的不可逼近的许多子集处理的问题的结果。然后,我们研究了这些问题关于对偶参数$n-k$的可逼近性,其中$n$是实例的大小,$k$是标准参数。更确切地说,我们表明,在这样的参数化,许多这些问题,而W[ $\cdot$ ]硬,承认参数化的近似图式。
2013-10-21 cs.CC
On the Approximability of Parameterized Minimum Monotone Satisfying Assignment
Simons Institute for the Theory of Computing(计算理论西蒙斯研究所);Departments of EECS & Mathematics, UC Berkeley(加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学系及数学系);State Key Laboratory of Novel Software Technology, Nanjing University(南京大学软件新技术国家重点实验室)
本文研究了参数化最小单调满足赋值问题的近似性,提出了一种FPT时间的近似算法,并通过归约揭示了第三层与第四层的近似性差异。
2026-07-09 cs.CC
On Equivalence of Parameterized Inapproximability of k-Median, k-Max-Coverage, and 2-CSP
本研究通过构建k-最大覆盖到2-CSP、k-中位数到k-最大覆盖的保间隙FPT归约,证明k-最大覆盖的常数因子近似W[1]难性蕴含PIH,揭示三类问题参数化不可近似性的等价关联。
2024-07-12 cs.CC cs.DS
Near-Logarithmic Inapproximability of Parameterized Set Cover
Nanjing University(南京大学)
本文证明参数化集合覆盖在目标覆盖大小参数下具有近对数不可近似性,即使在指数时间假说和强指数时间假说下,也排除了高效近似算法,揭示了该问题的固有计算困难。
2026-11-04 cs.CC
Minimum Fill-In: Inapproximability and Almost Tight Lower Bounds
给定具有$m$非零项的$n*n$稀疏对称矩阵,执行高斯消去可能会将某些零值变为非零值。为了保持矩阵稀疏,我们希望最小化这些变化的数量$k$,因此称为最小填充问题。Agrawal等人~ [FOCS 1990]基于George [SIAM J Numer Anal 10]和Lipton等人的早期几何学,开发了第一个近似算法。[SIAM J Numer Anal 16].他们使用的目标函数是$m+k$,即消除后非零元素的数量。Natanzon等人提出了一种以$k$为目标函数的近似算法。[STOC'98]。这两个版本在近似性方面是无法比拟的。Kaplan等人首先研究了该问题的参数化算法。[FOCS'94]。Fomin和Villanger [SODA'12]最近给出了一个在时间上运行的算法$2^{O(\sqrt{k} \log k)}+n^{O(1)}$。这个问题的硬结果是令人惊讶的稀缺,和少数已知的要么是弱或必须使用非标准的复杂性矩阵。Wu等人的唯一不可逼近性结果~ [IJCAI'15]仅适用于目标函数$m+k$,并且基于小集合扩展猜想。唯一的非平凡参数化下界,由Bliznets等人~ [SODA'16],包括一个基于ETH的很弱的算法和一个基于正则图上最小二分问题的次指数时间近似的困难度的强算法。对于这两个版本的问题,我们排除PTAS的存在,假设P $\ne$ NP,和存在的$2^{O(…
2016-06-27 cs.CC
Parameterized inapproximability for Steiner Orientation by Gap Amplification
在$k$ -Steiner定向问题中,我们给出了一个混合图,即既有向边又有无向边,以及一组$k$终端对。我们的目标是找到一个方向的无向边缘,最大限度地增加终端对的数量,有一个从源到汇的路径。已知该问题在由k参数化时是W[1]-困难的,并且对于假设Gap-ETH的FPT算法难以近似到某个常数。另一方面,没有比$O(k)$更好的近似因子是已知的。我们表明,$k$ -施泰纳取向是不太可能承认一个近似算法与任何常数因子,即使在FPT运行时间。为了获得这一结果,我们通过基于散列的间隙放大技术构建了一个自还原,该技术甚至在FPT范式之外也很有用。准确地说,我们排除了FPT算法(假设FPT $\ne$ W[1])的$(\log k)^{o(1)}$形式的任何近似因子,以及纯多项式时间算法(假设类W[1]不允许随机FPT算法)的$(\log n)^{o(1)}$形式的任何近似因子。此外,我们证明了$k$ -Steiner方向属于W[1],这使得$k$ -Steiner方向的$(\log k)^{o(1)}$-逼近具有W[1]-完备性。这提供了一个自然逼近任务在参数化复杂性类中是完备的例子。最后,我们应用我们的技术的最大化版本的有向多切-最大$(k,p)$ -有向多切-在那里,我们给出了一个有向图,$k$终端对,和预算$p$。目标是通过去除$p$边缘来最大化分离的端子对的数量。我们提出了一个简单的证…
2020-02-10 cs.CC cs.DS
Parameterized Intractability of Even Set and Shortest Vector Problem from Gap-ETH
$k$ -偶数集问题是$\mathbb F_2$上线性码的最小距离问题的参数化变体,其可以表述如下:给定生成矩阵$\mathbf A$和整数$k$,确定由$\mathbf A$生成的码是否具有至多$k$的距离。这里,$k$是问题的参数。$k$ -偶数集是否是固定参数可处理的(FPT)的问题在文献中被反复提出,并在Downey和Fellows的书(2013)中作为参数化复杂性领域中“最臭名昭著”的开放问题之一赢得了一席之地。在这项工作中,我们证明了$k$ -偶数集不允许FPT算法在(随机)间隙指数时间假设(Gap-ETH)下[Dinur'16,Manurangsi-Raghavendra'16]。事实上,我们的结果不仅排除了精确FPT算法,而且还排除了任何常因子FPT近似算法。此外,我们的结果甚至在以下较弱的假设下也成立,这也被称为参数化不可近似性假设(PIH)[Lokshtanov et al. '17]:没有(随机化的)FPT算法可以区分可满足的2CSP实例和仅$0.99$可满足的2CSP实例(其中参数是变量的数量)。我们还考虑了参数化的$k$ -最短向量问题(SVP),其中我们给出了一个基向量为整数的格和一个整数$k$,目标是确定最短向量的范数(对于某些固定的$p$,在$\ell_p$范数中)是否至多为$k$。与$k$ -偶集问题类似,该问题也是参数化复杂性领域的一个长期未决问…
2018-03-26 cs.CC
Inapproximability of Finding Sparse Vectors in Codes, Subspaces, and Lattices
本研究利用绕过PCP定理的新方法,证明了在码、子空间和格中寻找稀疏向量的强不可近似性,将ℓ_p范数硬度范围扩展至p≥0,并为最短向量问题(MDP)的确定性硬度提供了新证明。
2025-06-24 cs.CC cs.CR
Parameterized Approximation Schemes using Graph Widths
结合近似算法和参数化复杂性的技术一直被认为是一个很有前途的研究领域,但目前已知的结果相对较少。在本文中,我们研究了一些问题,这是已知的是很难精确地解决时,参数化的树宽或宽度的参数化的可逼近性。我们的主要贡献是提出了一个自然的随机舍入技术,扩展了众所周知的想法,并可用于这两个宽度。应用这种非常通用的技术,我们获得了一些问题的近似方案,避免多项式时间的不可逼近性和参数化的棘手界限。
2014-02-16 cs.CC cs.DS
Almost Optimal FPT Inapproximability for k-SetCover
UC Berkeley(加州大学伯克利分校)
本文通过直接归约证明 $k$-SetCover 的 $\log n/\log\log n$ 近似是 W[1]-难且无 ETH 下 $n^{o(k/\log k)}$ 算法,消除了指数中 $1/k$ 差距,达到几乎最优的 FPT 不可近似性。
2026-09-18 cs.CC cs.DS
From Chinese Postman to Salesman and Beyond II: Inapproximability and Parameterized Complexity
本文研究连续图模型中的$δ$-Tour问题,证明了对于$δ<3/2$的APX难性和FPT性,对于$δ\geq3/2$的强不可近似性和W[2]难性,并给出了$δ$作为输入时的精确算法及其基于ETH的下界。
2025-02-25 cs.CC cs.DS
On Lower Bounds of Approximating Parameterized $k$-Clique
给定一个简单图$G$和一个整数$k$,$k$ -团问题的目标是判定$G$是否包含大小为$k$的完全子图.如果当$G$保证有一个$k$-团时,一个算法能找到一个大小至少为$k / g(k)$的团,我们说这个算法在一个因子$g(k)$内近似$k$-团。最近,它表明,近似$k$ -团在一个常数的因素是W[1]-硬[林21]。研究了指数时间假设下$k$ -团的逼近问题. [Lin 21]的减少已经暗示了ETH下的$n^{Ω(\sqrt[6]{\log k})}$ -时间下限。我们将这个下界改进为$n^{Ω(\log k)}$。利用扩展图的间隙放大技术,证明了ETH下$k$ -Clique不存在$k^{o(1)}$因子FPT-近似算法.我们还提出了一种新的方法来证明ETH下的参数化不可近似性假设(PIH)。我们表明,如果没有$n^{O(\frac{k}{\log k})}$算法近似$k$ -集团内的一个常数的因素,那么PIH是真的。
2022-08-03 cs.CC
Improved Lower Bounds for Approximating Parameterized Nearest Codeword and Related Problems under ETH
基于ETH假设,通过构造间隙创建随机自归约及间隙放大技术,改进了参数化最近码字、向量空间等问题的近似算法下界,证明了不存在亚多项子多项式对数级时间的近似算法。
2024-02-15 cs.CC
Tight Running Time Lower Bounds for Strong Inapproximability of Maximum $k$-Coverage, Unique Set Cover and Related Problems (via $t$-Wise Agreement Testing Theorem)
我们表明,假设(随机化)间隙指数时间假设(Gap-ETH),以下任务不能在$T(k) \cdot N^{o(k)}$中完成-任何函数$T$的时间,其中$N$表示输入大小:- $\left(1 - \frac{1}{e} + ε\right)$ -最大$k$的近似-任何$ε> 0$的覆盖率,- $\left(1 + \frac{2}{e} - ε\right)$ -$k$的近似-任何恒定$ε> 0$的中位数(一般度量)。- $\left(1 + \frac{8}{e} - ε\right)$-$k$的近似值-任何恒定$ε> 0$的平均值(一般度量)。- $k$ -唯一集合覆盖、$k$ -最近码字问题和$k$ -最近向量问题的任何常数因子近似。- $(1 + δ)$ -$k$的近似-最小距离问题和$k$ -一些$δ> 0$的最短向量问题。由于这些问题可以在$N^{O(k)}$时间内简单地解决,因此我们的运行时间下限基本上是紧的。在近似比方面,众所周知,Max $k$ -Coverage允许多项式时间$\left(1 - \frac{1}{e}\right)$ -近似算法,最近,研究表明,$k$ -Median和$k$ -Mean在FPT时间内分别可近似到$\left(1 + \frac{2}{e}\right)$和$\left(1 + \frac{8}{e}\right)$的因子内[C…
2019-10-25 cs.CC cs.DS
From Gap-ETH to FPT-Inapproximability: Clique, Dominating Set, and More
我们考虑的问题,从多项式时间近似算法,次指数时间算法,和固定参数的易处理的算法之间的区域的交集。这些问题已经被问过几次了(例如,[Marx 08,FGMS 12,DF 13])的最大团(Clique)和最小支配集(DomSet)问题是否存在由最优解的大小参数化的非平凡FPT近似算法。特别是,假设$\text{OPT}$是最优的,$N$是输入的大小,对于任何独立于$N$的函数$t$和$f$(对于Clique,我们需要$f(\text{OPT})=ω(1)$),是否存在一种算法,它在$t(\text{OPT})\text{poly}(N)$时间内运行,并输出大小为$f(\text{OPT})$的解?在本文中,我们证明了Clique和DomSet都不允许非平凡的FPT-近似算法,即,没有用于Clique的$o(\text{OPT})$ -近似算法,也没有用于DomSet的$f(\text{OPT})$ -FPT-近似算法,对于任何函数$f$(例如,即使$f$是阿克曼函数,这也成立)。事实上,我们的结果意味着更强大的东西:解决Clique和DomSet的最佳方法,即使是近似的,也是基本上枚举所有可能性。我们的结果在间隙指数时间假设(Gap-ETH)[Dinur 16,MR 16]下成立,该假设指出,没有$2^{o(n)}$ -时间算法可以区分可满足的3SAT公式和对于某些常数$ε> 0$甚…
2017-08-14 cs.CC
Simple Combinatorial Construction of the $k^{o(1)}$-Lower Bound for Approximating the Parameterized $k$-Clique
本文提出一种简单的组合框架,通过从(k,k-1)-Gap Clique到(q^k,q^{k-1})-Gap Clique的间隙生成自归约,在W[1]≠FPT假设下证明k-Clique的k^{o(1)}不可近似性,避免了Gap-ETH和复杂代数技术。
2024-08-09 cs.CC cs.DM cs.DS
On Hardness of Approximation of Parameterized Set Cover and Label Cover: Threshold Graphs from Error Correcting Codes
在$(k,h)$问题中,我们给出了一个集合$\mathcal{S}$的集合在一个宇宙$U$,目标是区分的情况下,$\mathcal{S}$包含$k$集覆盖$U$,从情况下,至少$h$集在$\mathcal{S}$需要覆盖$U$。Lin(ICALP'19)最近展示了一个间隙,该间隙产生从尺寸为$O_k(\log |\mathcal{S}|)$的论域上的$(k,k+1)$ -SetCover问题到尺寸为$|\mathcal{S}|$的论域上的$\left(k,\sqrt[k]{\frac{\log|\mathcal{S}|}{\log\log |\mathcal{S}|}}\cdot k\right)$ -SetCover问题的减少。在本文中,我们证明了一个更可扩展的版本,他的结果:给定任何纠错码$C$在字母表$[q]$,率$ρ$,和相对距离$δ$,我们使用$C$创建一个减少从$(k,k+1)$ -SetCover问题的宇宙$U$的$\left(k,\sqrt[2k]{\frac{2}{1-δ}}\right)$ -SetCover问题的宇宙大小$\frac{\log|\mathcal{S}|}ρ\cdot|U|^{q^k}$。Lin通过将输入的SetCover实例(没有间隙)与一个特殊的阈值图(由称为通用集的极值组合对象构建)组合,从而建立了他的结果,最终得到了一个具有间隙的SetC…
2020-09-06 cs.CC cs.DS
The Parameterized Complexity of k-Biclique
给定一个图$G$和一个参数$k$,$k$ -biclique问题询问$G$是否包含一个完全二部子图$K_{k,k}$。这是图中最容易陈述的问题,其参数化的复杂性仍然未知。我们提供了一个FPT约简从$k$ -团到$k$ -biclique,从而解决了这个长期存在的开放问题。我们的减少使用一类二分图的阈值属性的独立利益。更具体地说,对于正整数$n$,$s$和$t$,我们考虑一个二分图$G=(A\;\dot\cup\;B, E)$,使得$A$可以被划分为$A=V_1\;\dot\cup \;V_2\;\dot\cup\cdots\dot\cup\; V_n$,并且对于每个$s$不同的索引$i_1\cdots i_s$,存在$v_{i_1}\in V_{i_1}\cdots v_{i_s}\in V_{i_s}$,使得$v_{i_1}\cdots v_{i_s}$在$B$中至少有$t+1$公共邻居;另一方面,$A$中的每个$s+1$不同的顶点在$B$中至多有$t$公共邻居。利用Paley型图和Weil的特征和定理,证明了当$t=(s+1)!$和$n$足够大时,这种阈值二部图可以在$n^{O(1)}$中计算.我们的约简的一个推论是,没有$f(k)\cdot n^{o(k)}$时间算法来决定一个图是否包含与$K_{k!,k!}$同构的子图,除非ETH(指数时间假设)失败。我们还提供了一个概率构…
2019-06-08 cs.CC
Partitioning Hypergraphs is Hard: Models, Inapproximability, and Applications
研究平衡 $k$-路超图划分问题,证明其在指数时间假设下不可近似,并扩展至 hyperDAGs 与层次化 NUMA 建模以应用于众核调度。
2023-04-05 cs.CC cs.DC
Almost Optimal Time Lower Bound for Approximating Parameterized Clique, CSP, and More, under ETH
本文在ETH下证明了近似稀疏参数化CSP、参数化团、k-ExactCover和Max k-Coverage等问题需要几乎最优的n^{k^{1-o(1)}}时间下界,通过构造向量结构化的ETH困难CSP和基于Reed-Muller码的并行PCP实现。
2024-06-11 cs.CC
On Inapproximability of Reconfiguration Problems: PSPACE-Hardness and some Tight NP-Hardness Results
本文证明了重配置不可近似性假设(RIH),并针对k-CSP重配置和集合覆盖重配置问题给出了紧的NP-困难性结果及改进的近似算法。
2025-09-23 cs.CC cs.DS
Independent Set, Induced Matching, and Pricing: Connections and Tight (Subexponential Time) Approximation Hardnesses
我们提出了一系列几乎解决的不可逼近性结果的三个基本问题。在我们的系列中的第一个是最大独立集问题的次指数时间不可近似性,这是在参数化复杂性领域研究的一个问题。第二个问题是有界度二部图的最大诱导匹配问题的逼近困难。在我们的系列中的最后一个是严格的硬度近似的k-超图定价问题,一个基本的问题,从算法博弈论的领域。特别地,假设指数时间假设,我们的两个主要结果是:-对于任何大于某个常数的r,任何求解最大独立集问题的r-近似算法必须至少运行2^{n^{1-ε}/r^{1+ε}}时间。这几乎与2^{n/r}的上限相匹配(Cygan等人,2008年)。它还改进了参数化复杂性域中的一些困难结果(例如,Escoffier等人,2012和Chitnis等人,2013)-对于任何大于某个常数的k,k-超图定价问题不存在多项式时间min(k^{1-ε},n^{1/2-ε})-近似算法,其中n是输入图中的顶点数。这几乎匹配min(O(k),\tilde O(\sqrt{n}))的上界(Balcan and Blum,2007 and an algorithm in this paper)。我们注意到一个有趣的事实,与多项式时间算法的n^{1/2-ε}困难性相反,k-超图定价问题允许在准多项式时间中对任何δ>0进行n^δ逼近。这使得这个问题在一个罕见的近似类,其中近似阈值可以显着提高,允许算法运行在准多项式时间。
2013-08-18 cs.CC cs.DS
Parameterized Approximation Algorithms for Bidirected Steiner Network Problems
有向Steiner网络(DSN)问题将有向边加权图$G=(V,E)$和$k$需求对的集合$\mathcal{D}\subseteq V\times V$作为输入。目的是计算最便宜的网络$N\subseteq G$,其中每个$(s,t)\in\mathcal{D}$都有一个$s\to t$路径。众所周知,这个问题非常困难,因为在Gap-ETH下没有$k^{1/4-o(1)}$近似算法,即使通过$k$参数化运行时也是如此[Dinur & Manurangsi,ITCS 2018]。有鉴于此,我们系统地研究了DSN的几种特殊情况,并确定了它们对参数$k$的参数化逼近性。对于双DSN $_\text{Planar}$问题,目标是计算解$N\subseteq G$,其成本至多是双向图$G$中的最优平面解的成本,即,对于$G$的每个边缘$uv$,反向边缘$vu$存在并且具有相同的权重。这个问题是几个研究得很好的特殊情况的推广。我们的主要结果是,这个问题承认一个参数化的近似计划(PAS)$k$。我们还证明了我们的结果是紧的,在这个意义上,(a)我们的PAS的运行时间不能显着提高,(b)它是不可能的,PAS存在的任何推广的bi-DSN $_\text{Planar}$,除非FPT=W[1]。DSN的一个重要特例是强连通Steiner子图(SCSS)问题,对于该问题,解网络$N\subseteq G…
2022-04-07 cs.CC cs.DS
On the Induced Matching Problem in Hamiltonian Bipartite Graphs
本文研究了Hamilton二部图中{ \sc诱导匹配}问题的参数复杂性和不可逼近性。我们证明了,给定一个Hamilton二部图中的一个Hamilton圈,该问题是W[1]-困难的,并且不能在时间上求解$n^{o(k^{\frac{1}{2}})}$,除非W[1]=FPT,其中$n$是图中的顶点数.此外,我们表明,除非NP=P,最大诱导匹配在一个哈密尔顿图不能近似内的比率$n^{1-ε}$,其中$n$是在图中的顶点数。对于$n$顶点的二部哈密尔顿图,在$n^{\frac{1}{4}-ε}$的比率范围内,基于图的哈密尔顿圈来逼近其最大导出匹配是NP-难的,其中$n$是图中的顶点数,$ε$是任意正常数.
2014-12-05 cs.CC cs.DS
Parameterized Maximum Node-Disjoint Paths
研究 Maximum Node-Disjoint Paths 问题的参数化近似,提出基于 color-coding 的 FPT 近似方案解决 tree-depth 参数,并证明 pathwidth 下不可近似,精确界定参数边界。
2025-09-17 cs.CC cs.DS
From Chinese Postman to Salesman and Beyond I: Approximating Shortest Tours $δ$-Covering All Points on All Edges
本文提出δ覆盖所有边上点的最短回路δ-Tour问题,针对不同δ取值区间设计了多项式时间近似算法,是该问题系列研究的第一篇。
2025-02-24 cs.CC cs.DS