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グラフの木分解を用いた高速なメタアルゴリズムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K19742
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分60010:情報学基礎論関連
研究機関北海道大学 (2021-2022)
京都大学 (2020)

研究代表者

小林 靖明  北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (60735083)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードグラフアルゴリズム / アルゴリズム的メタ定理 / 木幅 / 列挙アルゴリズム / 組合せ遷移 / メタ定理 / 数理論理 / メタアルゴリズム / 固定パラメータ容易性
研究開始時の研究の概要

本研究は理論的な側面と実験的な側面のいずれも取り扱う.
理論的な側面としては既存の木分解に基づくメタアルゴリズムの結果を集合・関係・代数といった方法での記述可能性を調べる.特に,後にメタアルゴリズムをソフトウェア化することを意識して理論構築を行う.
実験的な側面については,既存の木分解上の様々な動的計画法を実装しながら,そこに現れる共通構造を理論的な側面にフィードバックしながら研究を行っていく.

研究成果の概要

本研究ではグラフの木分解やその特殊な分解に関して,高速で実装可能なアルゴリズム的メタ定理に関する研究を行った. 成果の一部として,(1) 列挙アルゴリズムにおけるメタ的な設計手法,(2) 木分解のより限定した形である頂点インテグリティを用いた様々なアルゴリズムの提案, (3) 組合せ遷移におけるアルゴリズム的メタ定理の開発に成功した. (2) の成果は必ずしも研究目的と合致していないが,本研究を動機として他の研究者によって高速なアルゴリズム的メタ定理が導出された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

現段階では理論的な研究に留まっているが,これらの成果に基づいて実用的な研究が進めることで社会へ貢献ができるため,その社会的な意義があると考えられる.また,本研究の理論研究の一部が発端となり,さらなる研究が国内外の研究者から行われ始めていることを鑑みると,その学術的な意義は十分にあると考えられる.

報告書

(4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
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (24件) (うち国際共著 5件、 査読あり 24件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Reconfiguring (non-spanning) arborescences2023

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Ito, Yuni Iwamasa, Yasuaki Kobayashi, Yu Nakahata, Yota Otachi, Kunihiro Wasa
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 943 ページ: 131-141

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2022.12.007

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An <i>O</i>(<i>n</i><sup>2</sup>)-Time Algorithm for Computing a Max-Min 3-Dispersion on a Point Set in Convex Position2022

    • 著者名/発表者名
      KOBAYASHI Yasuaki、NAKANO Shin-ichi、UCHIZAWA Kei、UNO Takeaki、YAMAGUCHI Yutaro、YAMANAKA Katsuhisa
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E105.D 号: 3 ページ: 503-507

    • DOI

      10.1587/transinf.2021FCP0013

    • NAID

      130008165607

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2022-03-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exploring the gap between treedepth and vertex cover through vertex integrity2022

    • 著者名/発表者名
      Gima Tatsuya、Hanaka Tesshu、Kiyomi Masashi、Kobayashi Yasuaki、Otachi Yota
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 918 ページ: 60-76

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2022.03.021

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Improved Deterministic Parameterized Algorithm for Cactus Vertex Deletion2022

    • 著者名/発表者名
      Aoike Yuuki、Gima Tatsuya、Hanaka Tesshu、Kiyomi Masashi、Kobayashi Yasuaki、Kobayashi Yusuke、Kurita Kazuhiro、Otachi Yota
    • 雑誌名

      Theory of Computing Systems

      巻: 66 号: 2 ページ: 502-515

    • DOI

      10.1007/s00224-022-10076-x

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Parameterized Complexity of Graph Burning2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Yasuaki、Otachi Yota
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 84 号: 8 ページ: 2379-2393

    • DOI

      10.1007/s00453-022-00962-8

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Polynomial-Delay and Polynomial-Space Enumeration of Large Maximal Matchings2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Yasuaki、Kurita Kazuhiro、Wasa Kunihiro
    • 雑誌名

      48TH INTERNATIONAL WORKSHOP ON GRAPH-THEORETIC CONCEPTS IN COMPUTER SCIENCE

      巻: - ページ: 342-355

    • DOI

      10.1007/978-3-031-15914-5_25

    • ISBN
      9783031159138, 9783031159145
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear-Delay Enumeration for Minimal Steiner Problems2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Yasuaki、Kurita Kazuhiro、Wasa Kunihiro
    • 雑誌名

      PODS '22: Proceedings of the 41st ACM SIGMOD-SIGACT-SIGAI Symposium on Principles of Database Systems

      巻: - ページ: 301-313

    • DOI

      10.1145/3517804.3524148

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Independent Set Reconfiguration on Directed Graphs2022

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Ito、Yuni Iwamasa、Yasuaki Kobayashi、Yu Nakahata、Yota Otachi、Masahiro Takahashi、Kunihiro Wasa
    • 雑誌名

      Proceedings of MFCS 2022, LIPIcs

      巻: 241

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parameterized Complexity of Non-Separating and Non-Disconnecting Paths and Sets2022

    • 著者名/発表者名
      Ankit Abhinav、Susobhan Bandopadhyay、Aritra Banik、Yasuaki Kobayashi、Shunsuke Nagano、Yota Otachi、Saket Saurabh
    • 雑誌名

      Proceedings of MFCS 2022, LIPIcs

      巻: 241

    • 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] Algorithmic Meta-Theorems for Combinatorial Reconfiguration Revisited2022

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Gima、Takehiro Ito、Yasuaki Kobayashi、Yota Otachi
    • 雑誌名

      Proceedings of ESA 2022, LIPIcs

      巻: 244

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computing Diverse Shortest Paths Efficiently: A Theoretical and Experimental Study2022

    • 著者名/発表者名
      Tesshu Hanaka、Yasuaki Kobayashi、Kazuhiro Kurita、See Woo Lee、Yota Otachi
    • 雑誌名

      Proceedings of AAAI 2022

      巻: 37 ページ: 3758-3766

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconfiguration of Regular Induced Subgraphs2022

    • 著者名/発表者名
      Eto Hiroshi、Ito Takehiro、Kobayashi Yasuaki、Otachi Yota、Wasa Kunihiro
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 13174 ページ: 35-46

    • DOI

      10.1007/978-3-030-96731-4_4

    • ISBN
      9783030967307, 9783030967314
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computing the Largest Bond and the Maximum Connected Cut of a Graph2021

    • 著者名/発表者名
      Gabriel L. Duarte, Hiroshi Eto, Tesshu Hanaka, Yasuaki Kobayashi, Yusuke Kobayashi, Daniel Lokshtanov, Lehilton L. C. Pedrosa, Rafael C. S. Schouery, Ueverton S. Souza
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 83 号: 5 ページ: 1421-1458

    • DOI

      10.1007/s00453-020-00789-1

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Finding a maximum minimal separator: Graph classes and fixed-parameter tractability2021

    • 著者名/発表者名
      Tesshu Hanaka, Yasuaki Kobayashi, Yusuke Kobayashi, Tsuyoshi Yagita
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 865 ページ: 131-140

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2021.03.006

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Finding diverse trees, paths, and more2021

    • 著者名/発表者名
      Hanaka Tesshu, Kobayashi Yasuaki, Kazuhiro Kurita, Yota Otachi
    • 雑誌名

      Proceedings of AAAI 2021

      巻: 35 ページ: 3778-3786

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parameterized Complexity of $$(A,\ell )$$-Path Packing2021

    • 著者名/発表者名
      Belmonte Remy、Hanaka Tesshu、Kanzaki Masaaki、Kiyomi Masashi、Kobayashi Yasuaki、Kobayashi Yusuke、Lampis Michael、Ono Hirotaka、Otachi Yota
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 84 号: 4 ページ: 871-895

    • DOI

      10.1007/s00453-021-00875-y

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A (probably) optimal algorithm for Bisection on bounded-treewidth graphs2021

    • 著者名/発表者名
      Hanaka Tesshu、Kobayashi Yasuaki、Sone Taiga
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 873 ページ: 38-46

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2021.04.023

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconfiguring Directed Trees in a Digraph2021

    • 著者名/発表者名
      Ito Takehiro、Iwamasa Yuni、Kobayashi Yasuaki、Nakahata Yu、Otachi Yota、Wasa Kunihiro
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 13025 ページ: 343-354

    • DOI

      10.1007/978-3-030-89543-3_29

    • ISBN
      9783030895426, 9783030895433
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Enumerations for Minimal Multicuts and Multiway Cuts2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kurita、Yasuaki Kobayashi
    • 雑誌名

      Leibniz International Proceedings in Informatics

      巻: 170

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Optimal Algorithm for Bisection for Bounded-Treewidth Graph2020

    • 著者名/発表者名
      Hanaka Tesshu、Kobayashi Yasuaki、Sone Taiga
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 12340 ページ: 25-36

    • DOI

      10.1007/978-3-030-59901-0_3

    • ISBN
      9783030599003, 9783030599010
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parameterized Complexity of (A,l)-Path Packing2020

    • 著者名/発表者名
      Belmonte Remy、Hanaka Tesshu、Kanzaki Masaaki、Kiyomi Masashi、Kobayashi Yasuaki、Kobayashi Yusuke、Lampis Michael、Ono Hirotaka、Otachi Yota
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 12126 ページ: 43-55

    • DOI

      10.1007/978-3-030-48966-3_4

    • ISBN
      9783030489656, 9783030489663
    • 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] Subgraph Isomorphism on Graph Classes that Exclude a Substructure2020

    • 著者名/発表者名
      Bodlaender Hans L.、Hanaka Tesshu、Kobayashi Yasuaki、Kobayashi Yusuke、Okamoto Yoshio、Otachi Yota、van der Zanden Tom C.
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 82 号: 12 ページ: 3566-3587

    • DOI

      10.1007/s00453-020-00737-z

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Metric Learning for Ordered Labeled Trees with pq-grams2020

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Shindo , Masaaki Nishino , Yasuaki Kobayashi , Akihiro Yamamoto
    • 雑誌名

      Frontiers in Artificial Intelligence and Applications

      巻: 325 ページ: 1475-1482

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parameterized Complexity of Graph Burning2020

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Kobayashi , Yota Otachi
    • 雑誌名

      Leibniz International Proceedings in Informatics

      巻: 180

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Reconfiguration of Linear Extensions2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤大修,山中克久,平山 貴司,小林 靖明
    • 学会等名
      情報処理学会 第191回アルゴリズム研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Algorithmic meta-theorems for combinatorial reconfiguration revisited2023

    • 著者名/発表者名
      儀間達也,伊藤健洋,小林靖明,大舘陽太
    • 学会等名
      2022年冬のLAシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 頂点インテグリティのパラメータ化計算量2023

    • 著者名/発表者名
      村井亮太,儀間達也,土中哲秀,小林靖明,小野廣隆,大舘陽太
    • 学会等名
      2022年冬のLAシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 多様な解集合を発見する効率良い近似アルゴリズム2022

    • 著者名/発表者名
      栗田和宏,土中哲秀,清見礼,小林靖明,小林佑輔,大舘陽太
    • 学会等名
      人工知能学会 第119回人工知能基本問題研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Fixed-parameter tractability of linear extension diameter2022

    • 著者名/発表者名
      Tesshu Hanaka, Yasuaki Kobayashi
    • 学会等名
      電子情報通信学会 コンピュテーション研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Finding shortest non-separating and non-disconnecting paths2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Kobayashi, Shunsuke Nagano, Yota Otachi
    • 学会等名
      情報処理学会 第187回アルゴリズム研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Algorithmic meta-theorems for combinatorial reconfiguration revisited2022

    • 著者名/発表者名
      儀間達也,伊藤健洋,小林靖明,大舘陽太
    • 学会等名
      Japanese Conference on Combinatorics and Its Applications 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 木における誘導マッチング遷移2022

    • 著者名/発表者名
      江藤宏,伊藤健洋,小林靖明,前澤俊一,大舘陽太,和佐州洋
    • 学会等名
      Japanese Conference on Combinatorics and Its Applications 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 正則誘導部分グラフ遷移問題の計算複雑さ2022

    • 著者名/発表者名
      江藤宏,伊藤健洋,小林靖明,大舘陽太,和佐州洋
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2022年秋季研究発表会&シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Efficient Enumeration of Spanning Subgraphs in Planar Graphs with Edge Connectivity Constraints2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Kobayashi, Kazuhiro Kurita, Kunihiro Wasa
    • 学会等名
      電子情報通信学会 コンピュテーション研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 半順序集合の弱埋め込み問題に対するパラメータ化アルゴリズム2022

    • 著者名/発表者名
      宮﨑玲子,有村博紀,小林靖明
    • 学会等名
      電子情報通信学会 コンピュテーション研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コンパクト非巡回語グラフに基づく連長圧縮Burrows-Wheeler変換の効率良い構築2022

    • 著者名/発表者名
      須江瑞樹,小林靖明,有村博紀,中島祐人,稲永俊介
    • 学会等名
      電子情報通信学会 コンピュテーション研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Polynomial-Delay Enumeration of Large Maximal Matchings2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Kobayashi, Kazuhiro Kurita, Kunihiro Wasa
    • 学会等名
      WEPA 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Max-Min 3-dispersion on a Convex Polygon2021

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Kobayashi, Shin-Ichi Nakano, Kei Uchizawa, Takeaki Uno, Yutaro Yamaguchi, Katsuhisa Yamanaka
    • 学会等名
      EuroCG
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Takehiro Ito, Yuni Iwamasa, Yasuaki Kobayashi, Yu Nakahata, Yota Otachi, Kunihiro Wasa2021

    • 著者名/発表者名
      Reconfiguring Directed Trees in a Digraph
    • 学会等名
      Combinatorial Reconfiguration, Satellite workshop of ICALP 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 疎グラフに対するアルゴリズム的メタ定理2021

    • 著者名/発表者名
      小林靖明
    • 学会等名
      日本OR学会 RAMP数理最適化シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Max-Min 3-dispersion on a Convex Polygon2021

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Kobayashi, Shin-Ichi Nakano, Kei Uchizawa, Takeaki Uno, Yutaro Yamaguchi, Katsuhisa Yamanaka
    • 学会等名
      The 37th European Workshop on Computational Geometry (EuroCG 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 順列グラフのカラフル独立集合問題に対するアルゴリズム2021

    • 著者名/発表者名
      吉村仁志,小林靖明,山本章博
    • 学会等名
      情報処理学会 第182回アルゴリズム研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Efficient Constant-Factor Approximate Enumeration of Minimal Subsets for Monotone Properties with Cardinality Constraints2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kurita, Yasuaki Kobayashi and Kunihiro Wasa
    • 学会等名
      Fourth International Workshop on Enumeration Problems and Applications
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient enumeration of minimal multiway cuts2020

    • 著者名/発表者名
      栗田和宏,小林靖明
    • 学会等名
      情報処理学会 第177回アルゴリズム研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 可換マッチング問題の固定パラメーター容易性に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      久保田稜,小島健介,小林靖明,山本章博
    • 学会等名
      人工知能学会,第113回人工知能基本問題研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 多様な部分グラフを発見するアルゴリズム2020

    • 著者名/発表者名
      土中哲秀,小林靖明,栗田和宏,大舘陽太
    • 学会等名
      第113回人工知能基本問題研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Polynomial delay enumeration for Steiner problems2020

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Kobayashi, Kazuhiro Kurita, Kunihiro Wasa
    • 学会等名
      電子情報通信学会 コンピュテーション研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] An improved deterministic parameterized algorithm for cactus vertex deletion2020

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Aoike, Tatsuya Gima, Tesshu Hanaka, Masashi Kiyomi, Yasuaki Kobayashi, Yusuke Kobayashi, Kazuhiro Kurita, Yota Otachi
    • 学会等名
      電子情報通信学会 コンピュテーション研究会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 単調な性質を持つサイズ制約付き極小解の近似列挙アルゴリズム2020

    • 著者名/発表者名
      小林靖明,栗田和宏,和佐州洋
    • 学会等名
      日本OR学会 超スマート社会のシステムデザインのための理論と応用研究部会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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