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大規模離散最適化問題に対する劣モジュラ的構造に基づく高速アルゴリズムの基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 13480113
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 社会システム工学
研究機関京都大学 (2003)
大阪大学 (2001-2002)

研究代表者

藤重 悟  京都大学, 数理解析研究所, 教授 (10092321)

研究分担者 田村 明久  京都大学, 数理解析研究所, 助教授 (50217189)
高畑 貴志  高知学園短期大学, 講師 (50324827)
牧野 和久  大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (60294162)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
2003年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2002年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2001年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
キーワードアルゴリズム / 離散最適化 / 組合せ最適化 / 劣モジュラ関数 / 大規模システム
研究概要

社会システムや産業活動に関係して現れる生産計画,環境計画,最適配送計画,スケジューリング,最適投資などを始めとする重要な問題の多くは,大規模かつ離散構造を有するシステムの最適化問題として捉えられる.本研究では,離散最適化問題の有用な構造的性質の抽出,および,その性質に基づいた高速アルゴリズム開発に主眼をおき,最適化分野における基礎理論の構築を試み,研究に取り組んだ.活発な研究活動の結果,新しい離散構造の発見や新しい効率的なアルゴリズムの開発などの多くの成果を得た.主要な成果としては,以下のものが挙げられる.
1.ネットワークのカット関数の劣モジーラ性に基づき,フロー要求条件を満足する供給施設の最適配置問題の効率的アルゴリズムを示した.
2.新しい最大2部マッチングアルゴリズム及び最大隣接順序に基づく新しい最大フローアルゴリズムを提案した.
3.劣モジュラ関数最小化のためのメンバシップ・オラクルに基づく0(n^2)アルゴリズムを提案し,劣モジュラ関数最小化問題への新しいアプローチを示した.
4.経済学における祖代替性と離散凹性の等価性を明らかにし,離散凹効用関数を用いてGale-Shapleyの安定マッチングの概念を拡張し,その安定解の存在を構成的に示した。
5.劣モジュラ構造の基本である基多面体の概念を一般化した複基多面体の概念を創出し,劣モジュラ構造の新しい枠組みを提示した.
6.単調線形システムの極小整数解を列挙する逐次擬多項式時間アルゴリズムを示した.
7.極大頻出集合の列挙が計算量的に難しいこと,ならびに,極小非頻出集合列挙が多項式時間で可能であることを示した.
8.ホーン理論とqホーン理論に対する関数従属性が効率よく求められることを示した.
9.単調論理関数の非双対性判定がo(log n)の推定ビットで可能であることを示した.また,様々な部分クラスの双対化問題を多項式時間で解くことが可能であることを示した.
10.データ解析手法として,データの本質を表す属性集合を求めるアルゴリズムを提案した.また,不完全なデータを説明する問題への拡張に対して,不完全性の度合いを考慮した4つの拡張を提案し,構造的性質,ならびに,計算量的性質を明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (42件)

  • [文献書誌] K.Arata: "Locating sources to meet flow demands in undirected networks"Journal of Algorithms. 42. 54-68 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Makino: "A simple matching algorithm for regular bipartite graphs"Information Processing Letters. 84. 189-193 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.Boros: "Dual-bounded generating problems : All minimal integer solutions for a monotone system of linear inequalities"SIAM Journal on Computing. 31. 1624-1643 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Fujishige: "A maximum flow algorithm using MA ordering"Operations Research Letters. 31. 176-178 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Fujishige: "A note on Kelso and Crawford's gross substitutes condition"Mathematics of Operations Research. 28. 463-469 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Eiter: "New results on monotone dualization and generating hypergraph transversals"SIAM Journal on Computing. 32. 514-537 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Arata, S.Iwata, K.Makino, S.Fujishige: "Locating sources to meet flow demands in undirected networks"Journal of Algorithms. 42. 54-68 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Fujishige, S.Iwata: "A descent method for submodular function minimization"Mathematical Programming. 92. 387-390 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Makino, T.Takabatake, S.Fujishige: "A simple matching algorithm for regular bipartite graphs"Information Processing Letters. 84. 189-193 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.Boros, K.Elbassioni, V, Gurvich, L.Khachiyan, K.Makino: "Dual-bounded generating, problems : All minimal integer solutions for a monotone system of linear inequalities"SIAM Journal on Computing. 31. 1624-1643 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ono, K.Makino, T.Ibaraki: "Logical analysis of data with decomposable structures"Theoretical Computer Science. 289. 977-995 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Fujishige: "A maximum flow algorithm using MA ordering"Operations Research Letters. 31. 176-178 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Fujishige, Z.Yang: "A note on Kelso and Crawford's gross substitutes condition"Mathematics of Operations Research. 28. 463-469 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Eiter, G.Gottlob, K.Makino: "New results on monotone dualization and generating hypergraph transversals"SIAM Journal on Computing. 32. 514-537 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.Boros, V.Gurvich, L.Khachiyan, K.Makino: "On maximal frequent and minimal infrequent sets in binary matrices"Annals of Mathematics and Artificial Intelligence. 39. 211-221 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Makino: "Efficient dualization of O(log n)-term monotone disjunctive normal forms"Discrete Applied Mathematics. 126. 305-312 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Ito, K.Makino, K.Arata, S.Honami, Y.Itatsu, S.Fujishige: "Source location problem with flow requirements in directed networks"Optimization Methods and Software. 18. 427-435 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.Boros, T.Horiyama, T.Ibaraki, K.Makino, M.Yagiura: "Finding essential attributes in binary data"Annals of Mathematics and Artificial Intelligence. 39. 223-257 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ibaraki, A.Kogan, K.Makino: "Inferring minimal functional dependencies in Horn and q-Horn theories"Annals of Mathematics and Artificial Intelligence. 38. 233-255 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.Boros, T.Ibaraki, K.Makino: "Variations on extending partially defined Boolean functions with missing bits"Information and Computation. 180. 53-70 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Eguchi, S.Fujishige, T.Takabatake: "A polynomial-time algorithm for the generalized independent-flow problem"Journal of the Operations Research Society of Japan. 47. 1-17 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Fujishige, K.Makino, T.Takabatake, K.Kashiwabara: "Polybasic polyhedra : Structure of polyhedraa with edge vectors of support size at most 2"Discrete Mathematics. (to appear).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Fujishige: "A maximum flow algorithm using MA ordering"Operations Research Letters. 31. 176-178 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujishige: "A note on Kelso and Crawford's gross substitutes condition"Mathematics of Operations Research. 28. 463-469 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] E.Boros: "On maximal frequent and minimal infrequent sets in binary matrices"Annals of Mathematics and Artificial Intelligence. 39. 211-221 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] E.Boros: "Finding essential attributes in binary data"Annals of Mathematics and Artificial Intelligence. 39. 223-257 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Eiter: "New results on monotone dualization and generating hypergraph transversals"SIAM Journal on Computing. 32. 514-537 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujishige: "Polybasic polyhedra : Structure of polyhedra with edge vectors of support size at most 2"Discrete Mathematics. (掲載予定). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Arata: "Locating Sources to Meet Flow Demands in Undirected Networks"Journal of Algorithms. 42. 54-68 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] E.Boros: "Dual-Bounded Generating Problems : All Minimal Integer Solutions for a Monotone System of Linear Inequalities"SIAM Journal on Computing. 31. 1624-1643 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Eiter: "New Results on Monotone Dualization and Generating Hypergraph Transversals"Proceedings of Annual ACM Symposium on Theory of Computing (STOC 2002), Montreal (Canada). 14-22 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Eiter: "Recognition and Dualization of Disguised Bidual Horn Functions"Information Processing Letters. 82. 283-291 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujishige: "A Descent Method for Submodular Function Minimization"Mathematical Programming. 92A. 387-390 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujishige: "A Maximum Flow Algorithm Using MA Orderings"Operations Research Letters. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujishige: "A Note on Kelso and Crawford's Gross Substitutes Condition"Mathematics of Operations Research. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujishige: "Submodular Function Minimization and Related Topics"Optimization Methods and Software. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Makino: "A Simple Matching Algorithm for Regular Bipartite Graphs"Information Processing Letters. 84. 189-193 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ono: "Logical Analysis of Data with Decomposable Structures"Theoretical Computer Science. 289. 977-995 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujishige: "A descent method for submodular function minimization"Mathematical Programming. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] E.Boros: "On generating all minimal integer solutions for a monotone system of linear inequalities"Springer Lecture Notes in Computer Science (Proceedings of ICALP 2001(F. Orejas et al. eds.)). 2076. 92-103 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] E.Boros: "An inequality limiting the number of maximals sets"Proceedings of STACS 2002. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kashiwabara: "Polyhedra with submodular support functions and their unbalanced simultaneous exchangeability"Discrete Applied Mathematics. (掲載予定).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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