GPP问题的骨架分析与启发式算法设计

摘要

图的划分问题(GPP)是具有广泛应用背景的典型NP-难解问题,高效启发式算法一直是该领域的研究热点.作为设计启发式算法的有力工具,GPP的骨架分析存在理论分析结果匮乏、骨架规模过小等缺陷.文中采用构造偏移GPP实例的技巧,不仅在理论卜证明了获取GPP的骨架是NP-难解的,并且利用一般GPP实例与偏移实例的关系,实现了骨架规模的提高.在此基础上,文中对于目前求解GPP问题最好的算法之一的IBS进行了改进,提出了基于偏移实例的IBS算法(BI-IBS).算法BI-IBS首先构造偏移GPP实例,然后再利用局部最优解交集对它进行归约,最后再求解归约后的规模更小的新实例.实验结果表明,BI-IBS比现有算法在解的质量上有了较显著的提高.文中的工作较完善地解决了GPP的骨架研究存在的问题,所采用的构造偏移实例的技巧对于其它NP-难解问题的骨架理论分析及启发式算法设计亦具有较高的参考价值.