Nummernvergabe

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Wenn Zahlen A_1 \ leq A_2 \ leq ... \ leq A_k gegeben sind, so dass \ sum \ limit_ {i = 1} ^ k A_i = k (2k + 1) ist, gibt es eine Zuordnung der Zahlen i_1, i_2, ..., i_ {2k} ist eine Permutation von 1, 2, ..., 2k, so dasskA1A2...Aki1,i2,. . . ,I2k1,2,. . . ,2ki=1kAi=k(2k+1)i1,i2,...,i2k1,2,...,2k

i1+i2A1i3+i4A2...i2k1+i2kAk

?

Ich kann keinen effizienten Algorithmus finden und das löst dieses Problem. Es scheint ein kombinatorisches Problem zu sein. Ich konnte kein ähnliches NP-Complete-Problem finden. Sieht dieses Problem wie ein bekanntes NP-Complete-Problem aus oder kann es mit einem Polynomalgorithmus gelöst werden?

gprime
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Haben Sie bei dem Problem Fortschritte erzielt?
Yuval Filmus
Ich habe vergessen zu erwähnen, dass A1A2...Ak
gprime
Zugehöriges Problem , auch ohne zufriedenstellende Antwort. (Es mag auf den ersten Blick nicht klar sein, wie sie zusammenhängen, aber wenn , entspricht das Problem dem Finden einer Permutation von so dass .1 2 N.K=2N12Ni2a1i2a=Ai
Peter Shor

Antworten:

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Dieses Problem ist stark NP-vollständig.

Angenommen, alle sind ungerade. Dann wissen wir, dass, da ungerade ist, einer von und gerade und der andere ungerade ist. Wir können annehmen, dass ungerade und ist. Indem und , können wir zeigen, dass dies äquivalent zu ist Fragen nach zwei Permutationen und der Zahlen so dass .i 2 j - 1 + i 2 j = A j i 2 j - 1 i 2 j i 2 j - 1 i 2 j π j = 1Aji2j1+i2j=Aji2j1i2ji2j1i2jσj=1πj=12(i2j1+1)πσ1nπj+σj=1σj=12(i2j)πσ1nπj+σj=12(Aj+1)

Es ist bekannt, dass dieses Problem NP-vollständig ist. siehe dieses cstheory.se-Problem und dieses Papier von W. Yu, H. Hoogeveen und JK Lenstra, auf das in der Antwort verwiesen wird.

Peter Shor
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6

Hier ist ein Hinweis für den Einstieg: Da die Summe aller Zahlen von bis genau , ist eine Lösung nur möglich, wenn tatsächlich , usw. . wir also haben, kennen wir und so weiter. Auch .2 k k ( 2 k + 1 ) i 1 + i 2 = A 1 i 3 + i 4 = A 2 i 1 i 2 3 A j4 k - 112kk(2k+1)i1+i2=A1i3+i4=A2i1i23Aj4k1

Yuval Filmus
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Wie soll ich also zunächst wählen ? Ich sehe die Lösung nicht. Aber danke für die Eigenschaft 3 A j4 k - 1i13Aj4k1
gprime
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Wenn die sortiert sind, kennen wir , , und so weiter. Reichen diese Kriterien zusammen mit aus? Wenn dies der Fall ist, gibt es möglicherweise einen einfachen Algorithmus für dieses Problem. 3 A 1 10 A 1 + A 2 21 A 1 + A 2 + A 3 i A i = k ( 2 k + 1 )Ai3A110A1+A221A1+A2+A3iAi=k(2k+1)
Peter Shor
Ja, sie sind sortiert. Ich werde versuchen, dies zu verwenden ...
Gprime
@PeterShor Sie müssen auch Grenzwerte aus der entgegengesetzten Richtung berücksichtigen, z. B. usw. Wenn man das Problem anekdotisch betrachtet, scheint es, dass ein einfacher gieriger Algorithmus Lösungen finden sollte, wenn sie existieren, und genau dann scheitern sollte, wenn sie es nicht tun - aber ich habe Probleme, es zu beweisen. 4n1An,8n6An1+An
Torquestomp
@torquestomp: Du sprichst einen guten Punkt an. Tatsächlich implizieren die Grenzen aus einer Richtung auch die Grenzen aus der anderen, aber das ist auf den ersten Blick überhaupt nicht offensichtlich. Ich habe mir ein ähnliches Problem angesehen und konnte keinen einfachen Algorithmus finden (aber es sah für mich auch so aus, als ob das Analogon dieser Kriterien tatsächlich ausreicht).
Peter Shor
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Es ist ein Matching-Problem und kann daher mit Edmonds Algorithmus gelöst werden. Siehe Wikipedia

Wille
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Die Idee von Stackexchange ist es, ein Q & A zu haben, das so vollständig wie möglich ist. Könnten Sie Ihre Antwort erweitern, um mehr als nur ein Link zu Wikipedia zu sein?
Luke Mathieson
Können Sie das näher erläutern? Ich sehe nicht ein, wie ich diese Algorithmen verwenden kann, um meine Frage zu lösen.
Gprime
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Eigentlich sieht es für mich wie ein Sonderfall von 3-Matching aus, der NP-vollständig ist. Dies bedeutet nicht, dass das OP-Problem NP-vollständig ist.
Peter Shor
Könnte es vielleicht ein zweiteiliges Matching sein? Ich werde in die 3-Übereinstimmung schauen, um zu sehen, ob ich es herausfinden kann. Vielen Dank!
Gprime