Кіріспе

Комбинаторлы оптимизацияда қолданылатын жиын жүйесі. Комбинаторикада, гридоид – жиын жүйелерінің бір түрі. Ол 1935 жылы Уитни жазықтық графтарды зерттеу үшін енгізген матроид тұжырымынан туындайды, ал кейіннен Эдмондс ашкөз алгоритмдермен шешілетін оптимизациялық мәселелер класын сипаттау үшін қолданды. 1980 жылдар шамасында Корте мен Ловас ашкөз алгоритмдердің сипаттамасын одан әрі жалпылау мақсатымен гридоидты енгізді; осыдан гридоид атауы пайда болды. Математикалық оптимизациядан басқа, гридоидтар графтар теориясы, тілдер теориясы, реттеу теориясы және математиканың басқа да салаларымен байланысты.

Мысалдар

Басты жиынтық G графигінің жиектері болсын, ал мүмкін жиынтықтар G графигінің әрбір орманының (яғни циклсыз субаграфиң) жиек жиынтығы болсын. Бұл жиынтық жүйе циклдық матроид деп аталады. Егер бір график циклі матроиды болса, онда жиынтық жүйесі график матроиды деп аталады. (Циклдық матроид бастапқыда схемалар немесе ең кішкентай тәуелді жиынтықтар бойынша анықталған. Сондықтан оған циклдық деп ат қойылған.) G графигінің r нүктесінде тамырланған шекті, бағытталмаған графигін қарастырайық. Басты жиынтық G графигінің нүктелері болсын, ал мүмкін жиынтықтар G графигінің байланысты субаграфин тудыратын r нүктесін қамтитын нүктелік кіші жиынтықтар болсын. Бұл нүктелік іздеу ашкереуі деп аталады және ол антиматроидтың бір түрі. r нүктесінде тамырланған шекті, бағытталған D графигін қарастырайық. Басты жиынтық D графигінің (бағытталған) жиектері болсын, ал мүмкін жиынтықтар r нүктесінде тамырланған, барлық жиектері r нүктесінен сыртқа қарай бағытталған бағытталған субағаштардың жиек жиынтықтары болсын. Бұл сызықтық іздеу ашкереуі немесе бағытталған тармақталу ашкереуі деп аталады. Бұл аралық ашкереу, бірақ антиматроид та емес, матроид та емес. m × n матрицасын қарастырайық. Е басты жиынтығы 1-ден n-ге дейінгі бағаналардың индекстері болсын, ал мүмкін жиынтықтар болсын. Бұл Гаусс жою ашкереуі деп аталады, өйткені бұл құрылым Гаусс жою алгоритмінің негізінде жатыр. Бұл ашкереу, бірақ аралық ашкереу емес.

Ашкөз алгоритм

Жалпы алғанда, ашкөз алгоритм – бұл тек қайталанатын процесс, онда барлық қолжетімді таңдаулар таусылғанша әр кезеңде жергілікті ең жақсы таңдау, әдетте ең көп салмақты кіріс таңдалады. Ашкөз алгоритмнің оптималды (яғни, ең жоғары құнды негізді алу) болуын сипаттайтын greedoid негізделген шартты сипаттау үшін, greedoid теориясындағы кейбір жалпы терминологиялар қажет. Жалпылықты жоғалтпай, біз 1=G = (F, E) түріндегі, E саны шектеулі greedoid-ты қарастырамыз. E жиынының X ішкі жиыны, егер X пен кез келген мүмкін жиынның ең үлкен қиылысының мөлшері X-тің ранкіне тең болса, ранг бойынша мүмкін болады. Матроидта E жиынының кез келген ішкі жиыны ранг бойынша мүмкін. Бірақ теңдік жалпы жағдайларда орындалмайды. Егер функцияның мәні барлық нақты сандар үшін ранг бойынша мүмкін болса, онда ол R-мен үйлесімді болады. Объективтік функция, егер барлық мәндер үшін бізде кейбір салмақ функциясы үшін пропорционалдық болса, жиын бойынша сызықтық болып табылады. Ашкөз алгоритм, R-мен үйлесімді әр сызықтық объективтік функция үшін оптималды. Бұл тұжырымның негізінде, қайталанатын процесс кезінде минималды салмақтың әрбір оптималды алмасуы алмасу қасиеті арқасында мүмкін болады, ал оңтайлы нәтижелер негізгі greedoid-тың мүмкін жиындарынан алынуы мүмкін. Бұл нәтиже көптеген белгілі алгоритмдердің оптималдығына кепілдік береді. Мысалы, салмақты графтың ең аз қамтитын ағашы Крускаль алгоритмін қолдану арқылы алынуы мүмкін, ол циклдық матроид үшін ашкөз алгоритм болып табылады. Прим алгоритмін сызықтық іздеуді пайдалану арқылы түсіндіруге болады.