Кіріспе
Жақындастыру алгоритмінің түрі Компьютерлік ғылымда (әсіресе алгоритмикада) полиномиалдық уақытты жақындастыру схемасы (PTAS) – оптимизациялау мәселелеріне (көбінесе NP-толық оптимизациялау мәселелеріне) арналған жақындастыру алгоритмінің түрі. PTAS – оптимизациялау мәселесінің мысалын және ε > 0 параметрін қабылдап, оптималды шешімге 1 + ε факторының ішінде жақын жауап беретін алгоритм (немесе максимизациялау мәселесі үшін 1 – ε). Мысалы, Эвклид саяхатшы сатушы мәселесі үшін PTAS ең қысқа сапардың ұзындығы L болғанда, ұзындығы (1 + ε)L-ден аспайтын сапарды құрады. PTAS-тың орындалу уақыты әрбір белгілі ε үшін проблеманың көлеміне қатысты полиномиалды болуы керек, бірақ әртүрлі ε үшін өзгеруі мүмкін. Осылайша, уақытпен немесе тіпті орындалатын алгоритм PTAS саналады.
In computer science (particularly algorithmics), a polynomial time approximation scheme (PTAS) is a type of approximation algorithm for optimization problems (most often, NP hard optimization problems). A PTAS is an algorithm which takes an instance of an optimization problem and a parameter ε > 0 and produces a solution that is within a factor 1 + ε of being optimal (or 1 – ε for maximization problems). For example, for the Euclidean traveling salesman problem, a PTAS would produce a tour with length at most (1 + ε)L, with L being the length of the shortest tour. The running time of a PTAS is required to be polynomial in the problem size for every fixed ε, but can be different for different ε. Thus an algorithm running in time or even counts as a PTAS.
Детерминисттік
PTAS алгоритмдерінің практикалық қиындығы – ε шағырғанда полиномның дәрежесі күрт өсуі мүмкін, мысалы, орындалу уақыты болған жағдайда. Мұны шешудің бір жолы – тиімді полиномдық уақытқа жуықтау схемасын, яки EPTAS-ты анықтау, онда орындалу уақыты ε-ға тәуелсіз тұрақты c үшін болуы керек. Бұл, проблеманың мөлшерінің өсуі ε қандай мән болса да орындалу уақытына бірдей салыстырмалы әсер ететінін қамтамасыз етеді; алайда, үлкен O белгісі астындағы тұрақты ε-ға еріксіз тәуелді болуы мүмкін. Яғни, EPTAS параметрі ε болатын FPT уақытында жұмыс істейді. Одан да шектеулі және практикалық тұрғыдан пайдалысы – толық полиномдық уақытқа жуықтау схемасы, немесе FPTAS, ол алгоритмнің n және 1/ε проблема мөлшеріне қатысты полиномдық болуын талап етеді. Егер P = NP болмаса, онда FPTAS ⊂ PTAS ⊂ APX. Осы болжам бойынша, APX қиын проблемаларында PTAS болмайды. PTAS-тың тағы бір детерминистік түрі – квазиполиномдық уақытқа жуықтау схемасы, немесе QPTAS. QPTAS-тың кез келген тұрақты ε > 0 үшін уақыт күрделілігі бар. Сонымен қатар, PTAS проблеманың кейбір параметрлері үшін FPT уақытында жұмыс істей алады, бұл параметрленген жуықтау схемасына алып келеді.
Кездейсоқ
PTAS жоқ кейбір мәселелер ұқсас қасиеттері бар кездейсоқ алгоритмді, полиномиалдық уақытты кездейсоқ жуықтау схемасын немесе PRAS қабылдауы мүмкін. PRAS – бұл оңтайландыру немесе санау мәселесінің мысалын және ε > 0 параметрін қабылдап, полиномиалдық уақытта оңтайлы шешімге ε шамасына дейін жақын болуының жоғары ықтималдығы бар нәтижені шығаратын алгоритм. Көбінесе, "жоғары ықтималдылық" дегеніміз 3/4-тен жоғары ықтималдылықты білдіреді, бірақ көптеген ықтималдық күрделілік сыныптары сияқты, бұл анықтама осы нақты мәннің өзгеруіне төзімді (көбінесе ең төменгі талап 1/2-ден жоғары болады). PTAS сияқты, PRAS-тың да n-ге қатысты жұмыс істеу уақыты полиномиалды болуы керек, бірақ ε-ға қатысты міндетті емес; егер ε-ға қатысты жұмыс істеу уақытына қосымша шектеулер қойылса, EPTAS-қа ұқсас тиімді полиномиалдық уақытты кездейсоқ жуықтау схемасын немесе EPRAS-ты, ал FPTAS-қа ұқсас толық полиномиалдық уақытты кездейсоқ жуықтау схемасын немесе FPRAS-ты анықтауға болады.
Күрделілік класы ретінде
PTAS термині PTAS-ы бар оптимизациялау мәселелерінің класына сілтеме жасау үшін де қолданылуы мүмкін. PTAS – APX-тің кіші жиыны, және егер P = NP болмаса, бұл қатаң кіші жиын болып табылады. PTAS-қа жататынын PTAS азайту, L азайту немесе P азайту арқылы көрсетуге болады, олардың барлығы PTAS-қа жататынын сақтайды, сондай-ақ PTAS толықтығын көрсету үшін де қолданылуы мүмкін. Ал PTAS-қа жатпайтынын (яғни PTAS-тың жоқтығын) көрсету үшін, мәселенің APX қиын екенін көрсету жеткілікті, онда PTAS-тың болуы P = NP екенін көрсетеді. APX қиындығын әдетте PTAS азайту немесе AP азайту арқылы дәлелдейді.