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計算困難な組合せ最適化問題への多方面からのアプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 18K11183
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60020:数理情報学関連
研究機関東京電機大学

研究代表者

陳 致中  東京電機大学, 理工学部, 教授 (00242933)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
キーワード組合せ最適化問題 / 近似アルゴリズム / randomizedアルゴリズム / 固定パラメータアルゴリズム / オンラインアルゴリズム / 発見的手法 / NP困難性 / スケジューリング / テスト付きスケジューリング / 競合比 / 最大三角形パッキング / 乱択アルゴリズム / ならし解析 / 脱ランダム化 / k-パス分割問題 / 最大2-マッチング問題 / 生物系統樹のrSPR距離計算問題 / 生物系統樹の交差数計算問題 / 生物系統樹の葉除去距離計算問題 / グラフの最大三角形パッキング問題 / 確率近似アルゴリズム / 生物系統樹 / 整数線形計画 / 組合せ最適化 / バイオインフォマティクス
研究成果の概要

計算困難な組合せ最適化問題を解くための効率的なアルゴリズムを設計・解析・実装した。具体的には、「生物系統樹のrSPR距離問題」、「生物系統樹の最少葉数除去問題」、「メトリック最大三角形パッキン問題」、「グラフのkパス分割問題」、「テスト付きスケジューリングの最小合計処理時間問題」などを研究対象とした。それぞれの問題について、以前知られていた最良なアルゴリズムよりよい性能を達成するアルゴリズムを新たに設計できた。アルゴリズムの性能を理論的に解析するだけではなく、アルゴリズムをプログラミング言語で実装して実世界のデータとシミュレーションデータの両方を用いてその性能を理論と実践の両面から評価した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

対象とした組合せ最適化問題(「生物系統樹のrSPR距離問題」、「生物系統樹の最少葉数除去問題」、「メトリック最大三角形パッキン問題」、「グラフのkパス分割問題」、「テスト付きスケジューリングの最小合計処理時間問題」、など)それぞれについて、以前知られていた最良なアルゴリズムよりよい性能を達成する新しいアルゴリズムを設計できたので、当該分野の発展に貢献できたと言える。特に、一部の問題は実世界において重要な応用を持っているので、本研究で設計したアルゴリズムを実装して得たプログラムは実世界の現場で使われて社会に貢献する可能性を秘めている。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 8件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Alberta(カナダ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] City University of Hong Kong/Hangzhou Dianzi University(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Alberta(カナダ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Hangzhou Dianzi University(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Identifying Duplications and Lateral Gene Transfers Simultaneously and Rapidly2022

    • 著者名/発表者名
      Zhi-Zhong Chen, F. Deng, and L. Wang
    • 雑誌名

      Journal of Bioinformatics and Computational Biology

      巻: 20 号: 01 ページ: 2150033-2150033

    • DOI

      10.1142/s0219720021500335

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Approximation Algorithms for the Maximally Balanced Connected Graph Tripartition Problem2022

    • 著者名/発表者名
      G. Chen, Y. Chen, Zhi-Zhong Chen, G. Lin, T. Liu, and A. Zhang
    • 雑誌名

      Journal of Combinatorial Optimization

      巻: 44 号: 3 ページ: 1753-1773

    • DOI

      10.1007/s10878-020-00544-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Approximation Algorithms for Maximally Balanced Connected Graph Partition2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Chen, Zhi-Zhong Chen, G. Lin, Y. Xu, and A. Zhang.
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 83 号: 12 ページ: 3715-3740

    • DOI

      10.1007/s00453-021-00870-3

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A randomized approximation algorithm for metric triangle packing2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Chen, Zhi-Zhong Chen, G. Lin, L. Wang, and A. Zhang.
    • 雑誌名

      Journal of Combinatorial Optimization

      巻: 41 号: 1 ページ: 12-27

    • DOI

      10.1007/s10878-020-00660-7

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Improved Approximation Algorithms for Path Vertex Covers in Regular Graphs2020

    • 著者名/発表者名
      A. Zhang, Y. Chen, Zhi-Zhong Chen, and G. Lin
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 82 号: 10 ページ: 3041-3064

    • DOI

      10.1007/s00453-020-00717-3

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Faster Exact Computation of rSPR Distance via Better Approximation2020

    • 著者名/発表者名
      Zhi-Zhong Chen, Y. Harada, Y. Nakamura, and Lusheng Wang
    • 雑誌名

      IEEE ACM Trans. Comput. Biol. Bioinform.

      巻: 17 号: 3 ページ: 916-929

    • DOI

      10.1109/tcbb.2018.2878731

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Designing and Implementing Algorithms for the Closest String Problem2019

    • 著者名/発表者名
      陳致中
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 786 ページ: 32-43

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2018.05.017

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Approximation Algorithms for the Maximum Weight Internal Spanning Tree Problem2019

    • 著者名/発表者名
      陳致中
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 81 号: 11-12 ページ: 4167-4199

    • DOI

      10.1007/s00453-018-00533-w

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Approximation Algorithms for the Directed Path Partition Problems2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Chen, Zhi-Zhong Chen, C. Kennedy, G. Lin, Y. Xu, and A. Zhang.
    • 学会等名
      International Joint Conference on Frontiers of Algorithmics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Better Practical Algorithms for rSPR Distance and Hybridization Number2019

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada, Zhi-Zhong Chen, and L. Wang.
    • 学会等名
      The 19th Workshop on Algorithms in Bioinformatics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computing a Consensus Phylogeny via Leaf Removal2019

    • 著者名/発表者名
      Zhi-Zhong Chen, S. Ueta, J. Li, and Lusheng Wang.
    • 学会等名
      The 15th International Symposium on Bioinformatics Research and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Randomized Approximation Algorithm for Metric Triangle Packing2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Chen, Zhi-Zhong Chen, G. Lin, L. Wang, and A. Zhang.
    • 学会等名
      The 13th Annual International Conference on Combinatorial Optimization and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Approximation Algorithms for Maximally Balanced Connected Graph Partition2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Chen, Zhi-Zhong Chen, G. Lin, Y. Xu, and A. Zhang.
    • 学会等名
      The 13th Annual International Conference on Combinatorial Optimization and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Finding a Center Tree of Phylogenetic Trees via Leaf Removal2018

    • 著者名/発表者名
      Zhi-Zhong Chen
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Constructing a Center Tree via Leaf Removal

    • URL

      http://rnc.r.dendai.ac.jp/centerTree.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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