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計算困難な整数計画問題に対する主算法アプローチに基づく厳密解法の構築

Research Project

Project/Area Number 15740050
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field General mathematics (including Probability theory/Statistical mathematics)
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

塩浦 昭義  東北大学, 大学院・情報科学研究所, 助教授 (10296882)

Project Period (FY) 2003 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2003: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords凸解析 / 整数計画 / 主算法 / 離散最適化 / 非線形計画 / 数理計画 / ネットワークフロー / マトロイド / convex analysis / integer program / primal algorithm / discrete optimization / nonlinear program / mathematical program / network flow / matroid
Research Abstract

本研究の目的は,計算困難な整数計画問題に対して,主算法によるアプローチを使って,効率的な厳密解法を構築する,というものである.一般の非線形整数計画問題に対する効率的なアルゴリズムの完成には至らなかったが,それまでの研究において効率的なアルゴリズムの構築に有用と思われる興味深い結果を得ることができた.その内容を以下に述べる.
・完全ユニモジュラ行列と呼ばれる行列により制約条件が表現される非線形整数計画問題が,M凸関数,L凸関数などの離散凸関数と密接な関係をもつことがわかった.この結果は論文誌に掲載された.この結果のように,一般の非線形整数計画問題も局所的には何らかの良い構造をもっていることが期待され,これを利用することで効率的な解法が構築できるのではないかと考えられる.
・L凸関数最小化アルゴリズムに対する検討を行った.2005年9月にKolmogorovにより提案されたアルゴリズムと,2003年の室田のアルゴリズムの比較を行い,室田のアルゴリズムはKolmogorovのアルゴリズムを特殊化したものと見なせることを明らかにした.Kolmogorovのアルゴリズムは各反復での探索方向に自由度があるので,それを利用してより一般的な問題が解けるかどうかさらに検討した.
・ジャンプシステム上の分離凸関数最小化問題について検討を行った.基多面体上での分離凸関数最小化についてはすでに多項式時間アルゴリズムが知られているが,基多面体を一般化した概念であるジャンプシステムについてはまだ多項式時間で解けるかどうかわかっていない.そのため,研究代表者がこれまでに提案した領域縮小法やスケーリング法などの最小化手法が適用可能かどうか調べた.

Report

(3 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (8 results) Publications (6 results)

  • [Journal Article] A Fast, Accurate and Simple Method for Pricing European-Asian and Saving-Asian Options2005

    • Author(s)
      Ken'ichiro Ohta, Kunihiko Sadakane, Akiyoshi Shioura, Takeshi Tokuyama
    • Journal Title

      Algorithmica 42(2)

      Pages: 141-158

    • NAID

      110002812510

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Substitutes and complements in network flows viewed as discrete convexity2005

    • Author(s)
      Kazuo Murota, Akiyoshi Shioura
    • Journal Title

      Discrete Optimization 2(3)

      Pages: 256-268

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] A Fast, Accurate and Simple Method for Pricing European-Asian and Saying-Asian Options2005

    • Author(s)
      K.Ohta, K.Sadakane, A.Shioura, T.Tokuyama
    • Journal Title

      Algorithmic 掲載予定

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] A Note on the Equivalence Between Substitutability and M$^natural $-convexity2005

    • Author(s)
      R.Farooq, A.Shioura
    • Journal Title

      Pacific Journal of Optimization 1

      Pages: 243-252

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fundamental Properties of M-convex and L-convex Functions in continuous Variables2004

    • Author(s)
      K.Murota, A.Shioura
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals E87-A

      Pages: 1042-1052

    • NAID

      110003213000

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Conjugacy Relationship between M-convex and L-convex Functions in Continuous Variables2004

    • Author(s)
      K.Murota, A.Shioura
    • Journal Title

      Mathematical Programming 101

      Pages: 415-433

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Efficiently Pricing European-Asian Options : Ultimate Implementation and Analysis the AMO Algorithm2004

    • Author(s)
      A.Shioura, T.Tokuyama
    • Journal Title

      情報処理学会研究報告 96

      Pages: 43-50

    • NAID

      110002812022

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  • [Journal Article] On Hochbaum's Scaling Algorithm for the General Resource Allocation Problem2004

    • Author(s)
      S.Moriguchi, A.Shioura
    • Journal Title

      Mathematics of Operations Research 29

      Pages: 394-397

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  • [Publications] K.Murota, A.Shioura: "Fundamental Properties of M-convex and L-convex Functions in continuous Variables"IEICE Transactions on Fundamentals. 掲載予定. (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] K.Murota, A.Shioura: "Conjugacy Relationship between M-convex and L-convex Functions in Continuous Variables"Mathematical Programming. 掲載予定. (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] K.Murota, A.Shioura: "Quadratic M-convex and L-convex Functions"Advances in Applied Mathematics. 掲載予定. (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] S.Moriguchi, A.Shioura: "On Hochbaum's Scaling Algorithm for the General Resource Allocation Problem"Mathematics of Operations Research. 掲載予定. (2004)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] A.Shioura: "Fast Scaling Algorithms for M-convex Function Minimization with Application to the Resource Allocation Problem"Discrete Applied Mathematics. 134. 303-316 (2003)

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      2003 Annual Research Report
  • [Publications] K.Murota, A.Shioura: "Quasi M-convex and L-convex Functions : Quasiconvexity in Discrete Optimization"Discrete Applied Mathematics. 131. 467-494 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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