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2020 年度 実績報告書

理論的に困難な問題を現実的な時間で解くアルゴリズムとデータ構造の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H04091
研究機関北陸先端科学技術大学院大学

研究代表者

上原 隆平  北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00256471)

研究分担者 齋藤 寿樹  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (00590390)
鈴木 顕  東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (10723562)
川原 純  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (20572473)
伊藤 健洋  東北大学, 情報科学研究科, 教授 (40431548)
山中 克久  岩手大学, 理工学部, 教授 (60508836)
吉仲 亮  東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (80466424)
大舘 陽太  名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (80610196)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワードアルゴリズム / 離散構造 / 離散数学 / 計算量 / データ構造
研究実績の概要

本研究プロジェクトは,離散的な構造上における問題を中心に,その困難性に関する研究を行うプロジェクトであり,いくつかの方向性を持つ.まず解きたい問題を明確にし,定式化を行う.現実の問題をいかに抽象化・モデル化するかによって,問題の困難性は大きく異なって来る.次にその困難性の研究を行う.理論的に困難であれば,理論的な困難さの計算量的な根拠を示すことができる.一方,それが手に負えるとなれば,そこには具体的な解法,すなわちアルゴリズムが導かれる.こうして導かれた効率の良いアルゴリズムを実装し,実用的な速度で動作するかどうかを確認し,さらには元の現実の問題にフィードバックすることができる.
2020年度は新型コロナが急速に拡大し,当初計画していた対面での合宿形式の研究集会を十分に実施することができず,その中で研究方法も含めた模索が必要な年であった.行動が制限される中,研究者同士が柔軟に連絡を取りながら可能な範囲で共同研究を実施できた.理論的な困難性を示せた問題もあれば,効率の良いアルゴリズムを開発できた問題もある.また実際に実装して有効性を示せた問題もあった.
別紙に示す通り,2020年度は書籍3冊(研究書1冊と国際会議の会議録2冊)・査読付きのジャーナル論文18編・国際会議での発表27件を研究成果としてあげることができた.
また2020年の後半には,本研究プロジェクトのメンバーを中心として,学術変革(A)(研究課題名:社会変革の源泉となる革新的アルゴリズム基盤の創出と体系化)および学術変革(B)(研究課題名:組合せ遷移の展開に向けた計算機科学・工学・数学によるアプローチの融合)という大きな研究プロジェクトに採択され,本プロジェクトの研究の方向性をより大規模なものに発展させることができた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2020年度は新型コロナの感染が拡大する中で,研究方法を模索しながらの共同研究となった.計画では,合宿形式の研究会を実施し,研究に関する問題意識の共有と,方向性の確認をする予定であったが,それは断念せざるを得なかった.その代わり,小規模にかつ継続的に個々のメンバーが連携をしながら研究活動を実施した.最終的には一堂に会しての大規模な合宿は一度も開催できず,状況に応じて可能な範囲で柔軟に共同研究を進めることとなった.そうした困難な状況であったにも関わらず,上記にデータを示した通り,2020年度は,本プロジェクトにおける研究成果は着実にあげることができた.しかしやや小規模なグループ単位での研究活動にとどまっているケースが多く,プロジェクト全体でのまとまった研究は持ち越しとなった.

今後の研究の推進方策

2021年以降は引き続き新型コロナ禍にあり,密な合宿形式の研究会は依然として実施が困難な状況が続いた.しかし,徐々にハイブリッド式の研究会にも慣れ,柔軟な運用で開催したり,個別にオンラインのツールを活用することで研究を続けた.怪我の功名として,こうした遠隔ツールを活用しての連携を深めながらの研究スタイルが確立されつつある.今後は新型コロナの状況を見ながらも,ポストコロナ,あるいはウィズコロナの研究スタイルを確立しつつ,継続して研究を進める方針である.
特にこうした社会状況を踏まえて,新たな問題意識や新たなビッグデータも蓄積しつつあるため,本プロジェクトのような,大規模な離散構造上の困難な問題への需要は高まっていると考えられる.そこで,こうした新たな問題も取り入れつつ,発展的に研究プロジェクトを進めていく方針である.

  • 研究成果

    (49件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 10件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 27件) 図書 (3件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Approximability of the independent feedback vertex set problem for bipartite graphs2021

    • 著者名/発表者名
      Tamura Yuma、Ito Takehiro、Zhou Xiao
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 849 ページ: 227~236

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2020.10.026

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Trichotomy for the reconfiguration problem of integer linear systems2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Kei、Suzuki Akira
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 856 ページ: 88~109

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2020.12.025

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal reconfiguration of optimal ladder lotteries2021

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka Katsuhisa、Horiyama Takashi、Wasa Kunihiro
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 859 ページ: 57~69

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2021.01.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parameterized complexity of independent set reconfiguration problems2020

    • 著者名/発表者名
      Ito Takehiro、Kaminski Marcin、Ono Hirotaka、Suzuki Akira、Uehara Ryuhei、Yamanaka Katsuhisa
    • 雑誌名

      Discrete Applied Mathematics

      巻: 283 ページ: 336~345

    • DOI

      10.1016/j.dam.2020.01.022

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Complexity of the Maximum k-Path Vertex Cover Problem2020

    • 著者名/発表者名
      MIYANO Eiji、SAITOH Toshiki、UEHARA Ryuhei、YAGITA Tsuyoshi、ZANDEN Tom C. van der
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E103.A ページ: 1193~1201

    • DOI

      10.1587/transfun.2019DMP0014

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient Algorithm for Box Folding2020

    • 著者名/発表者名
      Mizunashi Koichi、Horiyama Takashi、Uehara Ryuhei
    • 雑誌名

      Journal of Graph Algorithms and Applications

      巻: 24 ページ: 89~103

    • DOI

      10.7155/jgaa.00520

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rectangular Unfoldings of Polycubes2020

    • 著者名/発表者名
      L. Demaine Martin、A. Hearn Robert、Hoshido Junnosuke、Ku Jason、Uehara Ryuhei
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 28 ページ: 841~845

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.28.841

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient Algorithm for 2 × n Map Folding with a Box-pleated Crease Pattern2020

    • 著者名/発表者名
      Jia Yiyang、Mitani Jun、Uehara Ryuhei
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 28 ページ: 806~815

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.28.806

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Valid Orderings of Layers When Simple-Folding a Map2020

    • 著者名/発表者名
      Jia Yiyang、Mitani Jun、Uehara Ryuhei
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 28 ページ: 816~824

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.28.816

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Minimum Forcing Sets for Single-vertex Crease Pattern2020

    • 著者名/発表者名
      Ouchi Koji、Uehara Ryuhei
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 28 ページ: 800~805

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.28.800

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diameter of colorings under Kempe changes2020

    • 著者名/発表者名
      Bonamy Marthe、Heinrich Marc、Ito Takehiro、Kobayashi Yusuke、Mizuta Haruka、Muhlenthaler Moritz、Suzuki Akira、Wasa Kunihiro
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 838 ページ: 45~57

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2020.05.033

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Complexity of the multi-service center problem2020

    • 著者名/発表者名
      Ito Takehiro、Kakimura Naonori、Kobayashi Yusuke
    • 雑誌名

      Theoretical Computer Science

      巻: 842 ページ: 18~27

    • DOI

      10.1016/j.tcs.2020.07.021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Parameterized Orientable Deletion2020

    • 著者名/発表者名
      Hanaka Tesshu、Katsikarelis Ioannis、Lampis Michael、Otachi Yota、Sikora Florian
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 82 ページ: 1909~1938

    • DOI

      10.1007/s00453-020-00679-6

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Independent Set Reconfiguration Parameterized by Modular-Width2020

    • 著者名/発表者名
      Belmonte Remy、Hanaka Tesshu、Lampis Michael、Ono Hirotaka、Otachi Yota
    • 雑誌名

      Algorithmica

      巻: 82 ページ: 2586~2605

    • DOI

      10.1007/s00453-020-00700-y

    • 査読あり / オープンアクセス / 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 ページ: 3566~3587

    • DOI

      10.1007/s00453-020-00737-z

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Parameterized Complexity of Safe Set2020

    • 著者名/発表者名
      Belmonte Remy、Hanaka Tesshu、Katsikarelis Ioannis、Lampis Michael、Ono Hirotaka、Otachi Yota
    • 雑誌名

      Journal of Graph Algorithms and Applications

      巻: 24 ページ: 215~245

    • DOI

      10.7155/jgaa.00528

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] K3 Edge Cover Problem in a Wide Sense2020

    • 著者名/発表者名
      Chiba Kyohei、Belmonte Remy、Ito Hiro、Lampis Michael、Nagao Atsuki、Otachi Yota
    • 雑誌名

      Journal of Information Processing

      巻: 28 ページ: 849~858

    • DOI

      10.2197/ipsjjip.28.849

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Token Sliding on Split Graphs2020

    • 著者名/発表者名
      Belmonte Remy、Kim Eun Jung、Lampis Michael、Mitsou Valia、Otachi Yota、Sikora Florian
    • 雑誌名

      Theory of Computing Systems

      巻: 65 ページ: 662~686

    • DOI

      10.1007/s00224-020-09967-8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Mathematical Characterizations and Computational Complexity of Anti-Slide Puzzles2021

    • 著者名/発表者名
      Ko Minamisawa, Ryuhei Uehara, Masao Hara
    • 学会等名
      WALCOM 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Cyclic Shift Problems on Graphs2021

    • 著者名/発表者名
      Giovanni Viglietta, Ryuhei Uehara, Kwon Kham Sai
    • 学会等名
      WALCOM 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient Enumeration of Non-isomorphic Distance-Hereditary Graphs and Ptolemaic Graphs2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Yamazaki, Mengze Qian, Ryuhei Uehara
    • 学会等名
      WALCOM 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Fixed-Treewidth-Efficient Algorithms for Edge-Deletion to Interval Graph Classes2021

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Saitoh, Ryo Yoshinaka, Hans L. Bodlaender
    • 学会等名
      WALCOM 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient Folding Algorithms for Regular Polyhedra2020

    • 著者名/発表者名
      Tonan Kamata, Akira Kadoguchi, Takashi Horiyama, Ryuhei Uehara
    • 学会等名
      CCCG 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Gathering on a Circle with Limited Visibility by Anonymous Oblivious Robots2020

    • 著者名/発表者名
      Giuseppe Antonio Di Luna, Ryuhei Uehara, Giovanni Viglietta, Yukiko Yamauchi
    • 学会等名
      DISC 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Reconfiguration of Spanning Trees with Many or Few Leaves2020

    • 著者名/発表者名
      Nicolas Bousquet, Takehiro Ito, Yusuke Kobayashi, Haruka Mizuta, Paul Ouvrard, Akira Suzuki, Kunihiro Wasa
    • 学会等名
      ESA 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Minimization and Parameterized Variants of Vertex Partition Problems on Graphs2020

    • 著者名/発表者名
      Yuma Tamura, Takehiro Ito, Xiao Zhou
    • 学会等名
      ISAAC 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Fixed-Parameter Algorithms for Graph Constraint Logic2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Hatanaka, Felix Hommelsheim, Takehiro Ito, Yusuke Kobayashi, Moritz Muhlenthaler, Akira Suzuki
    • 学会等名
      IPEC 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Hedonic Seat Arrangement Problems2020

    • 著者名/発表者名
      Hans L. Bodlaender, Tesshu Hanaka, Lars Jaffke, Hirotaka Ono, Yota Otachi, Tom C. van der Zanden
    • 学会等名
      AAMAS 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] A Survey on Spanning Tree Congestion2020

    • 著者名/発表者名
      Yota Otachi
    • 学会等名
      Treewidth, Kernels, and Algorithms 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Grundy Distinguishes Treewidth from Pathwidth2020

    • 著者名/発表者名
      Remy Belmonte, Eun Jung Kim, Michael Lampis, Valia Mitsou, Yota Otachi
    • 学会等名
      ESA 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Sublinear-Space Lexicographic Depth-First Search for Bounded Treewidth Graphs and Planar Graphs2020

    • 著者名/発表者名
      Taisuke Izumi, Yota Otachi
    • 学会等名
      ICALP 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Parameterized Complexity of (A,l)-Path Packing2020

    • 著者名/発表者名
      Remy Belmonte, Tesshu Hanaka, Masaaki Kanzaki, Masashi Kiyomi, Yasuaki Kobayashi, Yusuke Kobayashi, Michael Lampis, Hirotaka Ono, Yota Otachi
    • 学会等名
      IWOCA 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Parameterized Complexity of Graph Burning2020

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Kobayashi, Yota Otachi
    • 学会等名
      IPEC 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Linear-Time Recognition of Double-Threshold Graphs2020

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kobayashi, Yoshio Okamoto, Yota Otachi, Yushi Uno
    • 学会等名
      WG 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Enumerating All Subgraphs Under Given Constraints Using Zero-Suppressed Sentential Decision Diagrams2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Nakahata, Masaaki Nishino, Jun Kawahara, Shin-ichi Minato
    • 学会等名
      SEA 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Decremental Optimization of Dominating Sets Under the Reconfiguration Framework2020

    • 著者名/発表者名
      Alexandre Blanche, Haruka Mizuta, Paul Ouvrard, Akira Suzuki
    • 学会等名
      IWOCA 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] DAWGs for Parameterized Matching: Online Construction and Related Indexing Structures2020

    • 著者名/発表者名
      Katsuhito Nakashima, Noriki Fujisato, Diptarama Hendrian, Yuto Nakashima, Ryo Yoshinaka, Shunsuke Inenaga, Hideo Bannai, Ayumi Shinohara, Masayuki Takeda
    • 学会等名
      CPM 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Grammar Compression with Probabilistic Context-Free Grammar2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Naganuma, Diptarama Hendrian, Ryo Yoshinaka, Ayumi Shinohara, Naoki Kobayashi
    • 学会等名
      DCC 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] AOBA: An Online Benchmark Tool for Algorithms in Stringology2020

    • 著者名/発表者名
      Ryu Wakimoto, Satoshi Kobayashi, Yuki Igarashi, Davaajav Jargalsaikhan, Diptarama Hendrian, Ryo Yoshinaka, Ayumi Shinohara
    • 学会等名
      SOFSEM 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] An Extension of Linear-size Suffix Tries for Parameterized Strings2020

    • 著者名/発表者名
      Katsuhito Nakashima, Diptarama Hendrian, Ryo Yoshinaka, Ayumi Shinohara
    • 学会等名
      SOFSEM 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Parallel Duel-and-Sweep Algorithm for the Order-Preserving Pattern Matching2020

    • 著者名/発表者名
      Davaajav Jargalsaikhan, Diptarama Hendrian, Ryo Yoshinaka, Ayumi Shinohara
    • 学会等名
      SOFSEM 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Computing Covers Under Substring Consistent Equivalence Relations2020

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Kikuchi, Diptarama Hendrian, Ryo Yoshinaka, Ayumi Shinohara
    • 学会等名
      SPIRE 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Fast and Linear-Time String Matching Algorithms Based on the Distances of q-Gram Occurrences2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kobayashi, Diptarama Hendrian, Ryo Yoshinaka, Ayumi Shinohara
    • 学会等名
      SEA 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] A Polynomial Delay Algorithm for Enumerating 2-Edge-Connected Induced Subgraphs2020

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sano, Katsuhisa Yamanaka, Takashi Hirayama
    • 学会等名
      FAW 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Floorplans with Walls2020

    • 著者名/発表者名
      Katsuhisa Yamanaka, Shin-Ichi Nakano
    • 学会等名
      TAMC 2020
    • 国際学会
  • [図書] Proceedings of the 15th International Conference and Workshops2021

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Uehara, Seok-Hee Hong, Subhas C. Nandy
    • 総ページ数
      345
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      978-3-030-68210-1
  • [図書] Introduction to Computational Origami - The World of New Computational Geometry2020

    • 著者名/発表者名
      Ryuhei Uehara
    • 総ページ数
      217
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      978-981-15-4469-9
  • [図書] Proceedings of the 10th International Conference on Fun with Algorithms2020

    • 著者名/発表者名
      Martin Farach-Colton, Giuseppe Prencipe, Ryuhei Uehara
    • 総ページ数
      416
    • 出版者
      Schloss Dagstuhl
    • ISBN
      978-3-95977-145-0
  • [学会・シンポジウム開催] The 15th International Conference and Workshops on Algorithms and Computing (WALCOM 2021)2021

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公開日: 2022-12-28  

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