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マッチング問題の代数的拡張に対する組合せ的アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 20K23323
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 1001:情報科学、情報工学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

岩政 勇仁  京都大学, 情報学研究科, 助教 (70854602)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードマッチング問題 / マトロイド / 代数的組合せ最適化 / 多項式時間可解性 / Edmonds問題 / 重み付きEdmonds問題 / 非可換Edmonds問題 / 重み付き非可換Edmonds問題 / 線形マトロイド交叉 / 最大最小定理 / 組合せ最適化 / 代数的最適化 / マッチング理論 / アルゴリズム
研究開始時の研究の概要

組合せ最適化において重要な問題である最大マッチング問題やその多項式時間可解な拡張問題の多くは,「変数を含んだ行列のランクを求める」という代数的な問題として定式化できる.マッチング問題に対する包括的な理解やランダムネスが計算効率に与える影響の本質的な理解につながるため,この"代数的マッチング問題"の諸性質の解明は,組合せ最適化分野や理論計算機科学分野において重要な研究テーマとして位置づけられている.本研究では,組合せ的なアプローチを用いて,代数的マッチング問題の諸性質の解明を目指す.

研究成果の概要

本研究課題では,「変数を含んだ行列の行列式次数を求める問題」である重み付きEdmonds問題や,その非可換版である重み付き非可換Edmonds問題に関する理論研究を行った.特に,行列が2x2の小行列に分割できる場合に対する高速かつ組合せ的なアルゴリズムを構築し,それをもとに非可換版において線形シンボリック単項行列の小Dieudonne行列式最大次数列を求める新たな強多項式時間アルゴリズムを提案した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年盛んに研究が行われている「代数的組合せ最適化」とよばれる分野において,組合せ的なアプローチで簡潔かつ高速なアルゴリズムの構築や「良い特徴づけ」となりうる新たな最大最小定理の導出を行ったことで,問題の数理構造そのものへの理解を深めることができた.これにより組合せ最適化分野のさらなる発展が期待できる.

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (4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 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Monotone edge flips to an orientation of maximum edge-connectivity a la Nash-Williams2023

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Ito, Yuni Iwamasa, Naonori Kakimura, Naoyuki Kamiyama, Yusuke Kobayashi, Shun-ichi Maezawa, Yuta Nozaki, Yoshio Okamoto, Kenta Ozeki
    • 雑誌名

      ACM Transactions on Algorithms

      巻: 19 号: 1 ページ: 6-6

    • DOI

      10.1145/3561302

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A combinatorial algorithm for computing the entire sequence of the maximum degree of minors of a generic partitioned polynomial matrix with 2×2 submatrices2023

    • 著者名/発表者名
      Yuni Iwamasa
    • 雑誌名

      Mathematical Programming, Series A

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconstructing phylogenetic trees from multipartite quartet systems2022

    • 著者名/発表者名
      Hirai Hiroshi and Iwamasa Yuni
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: - 号: 7 ページ: 1875-1896

    • DOI

      10.1007/s00453-022-00945-9

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A combinatorial algorithm for computing the rank of a generic partitioned matrix with $$2 \times 2$$ submatrices2021

    • 著者名/発表者名
      Hirai Hiroshi and Iwamasa Yuni
    • 雑誌名

      Mathematical Programming

      巻: - 号: 1-2 ページ: 1-37

    • DOI

      10.1007/s10107-021-01676-5

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal matroid bases with intersection constraints: Valuated matroids, M-convex functions, and their applications2021

    • 著者名/発表者名
      Yuni Iwamasa, Kenjiro Takazawa
    • 雑誌名

      Mathematical Programming

      巻: - 号: 1-2 ページ: 229-256

    • DOI

      10.1007/s10107-021-01625-2

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A combinatorial algorithm for computing the degree of the determinant of a generic partitioned polynomial matrix with $2 \times 2$ submatrices2021

    • 著者名/発表者名
      Yuni Iwamasa
    • 雑誌名

      Proceedings of the 22nd Conference on Integer Programming and Combinatorial Optimization (IPCO 2021)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] A combinatorial algorithm for computing the entire sequence of the maximum degree of minors of a generic partitioned polynomial matrix with 2x2 submatrices2023

    • 著者名/発表者名
      Yuni Iwamasa
    • 学会等名
      SIAM Conference on Optimization (OP23)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A combinatorial algorithm for computing the entire sequence of the maximum degree of minors of a generic partitioned polynomial matrix with 2×2 submatrices2023

    • 著者名/発表者名
      Yuni Iwamasa
    • 学会等名
      The 12th Japanese-Hungarian Symposium on Discrete Mathematics and Its Applications (JH 2023)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] $2 \times 2$型分割多項式行列の行列式次数を求める組合せ的多項式時間アルゴリズム2021

    • 著者名/発表者名
      岩政 勇仁
    • 学会等名
      日本応用数理学会 2021年度年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 2部マッチング問題の代数的拡張2021

    • 著者名/発表者名
      岩政 勇仁
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 研究部会「最適化手法とアルゴリズム」
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optimal matroid bases with intersection constraints: Valuated matroids, M-convex functions, and their applications2021

    • 著者名/発表者名
      Yuni Iwamasa
    • 学会等名
      The 16th Annual Conference on Theory and Applications of Models of Computation (TAMC 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2部マッチング理論の代数的一般化について2021

    • 著者名/発表者名
      岩政 勇仁
    • 学会等名
      第32回RAMP数理最適化シンポジウム (RAMP 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 研究成果

    • URL

      https://www.lab2.kuis.kyoto-u.ac.jp/iwamasa/ja/research.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 研究成果

    • URL

      http://www.lab2.kuis.kyoto-u.ac.jp/iwamasa/ja/research.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 論文

    • URL

      http://www.lab2.kuis.kyoto-u.ac.jp/iwamasa/ja/publications.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 発表

    • URL

      http://www.lab2.kuis.kyoto-u.ac.jp/iwamasa/ja/talks.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-09-29   更新日: 2025-01-30  

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