Нахождение наибольшего набора точек ограниченного диаметра

16

Для заданных точек в R d и расстояния l найти наибольшее подмножество этих точек, такое, что евклидово расстояние ни одной из них не превышает l .p1,,pnRdll

В чем сложность этой проблемы?

На графике точек, имеющих ребро, когда расстояние между двумя точками не превышает , задача эквивалентна поиску максимальной клики. Обратное может не иметь места, потому что не каждый граф может быть получен таким способом (примером является звезда K 1 , 7 для d = 2 ). Поэтому связанный вопрос: что известно об этом классе графов?lK1,7d=2

Маркус Ритт
источник
3
Обратите внимание, что если фиксировано, то существует «тривиальный» алгоритм P-времени: поскольку такой набор заключен в шар радиуса l / 2 , и без потери общности шар минимален (т.е. касается точек d + 1 ), просто перечислите все подмножества. Вы можете сделать лучше, но с точки зрения сложности, проблема "легкая". dl/2d+1
Суреш Венкат
Я не думаю, что это правда, что оптимальный набор обязательно заключен в шар радиуса l / 2. Например, в плоскости три вершины равностороннего треугольника с длиной стороны l не так замкнуты.
Дэвид Эппштейн
ах правда. но перечисление должно работать независимо.
Суреш Венкат
1
Вы можете перечислить подмножества внутри шаров, но если вы сделаете радиус l / 2, вы не найдете некоторые подмножества с низким диаметром, и если вы сделаете радиус больше этого, тогда не очевидно, как урезать подмножества так, чтобы они имеют низкий диаметр.
Дэвид Эппштейн
почему я не могу перечислить подмножества, найти минимальный вмещающий шар и вычислить количество элементов внутри каждого?
Суреш Венкат

Ответы:

16

В моей работе с Джеффом Эриксоном «Время ( для двумерной версии этой задачи « Итерированные ближайшие соседи и поиск минимальных многогранников », Диск. Комп. Геом. 11: 321-350, 1994. На самом деле, статья в основном рассматривает двойственную проблему: учитывая количество точек в подмножестве, найдите наименьший возможный диаметр; но он использует проблему, которую вы описываете как подпрограмму. По крайней мере, в то время, когда мы это писали, мы не знали ничего субэкспоненциального для более высоких измерений (хотя, если в подмножестве есть только k точек, экспоненциальную часть можно сделать зависимой от k, а не от nO(n3logn)kkn используя методы в той же статье).

Дэвид Эппштейн
источник
9

Аппроксимация довольно проста, если вас интересует наименьшее подмножество с диаметром не более . Алгоритм линейного времени с использованием сеток теперь является «стандартным». Константа, вероятно, будет что-то вроде 2 O ( 1 / ϵ d ) .(1+ϵ)l2O(1/ϵd)

Существует некоторая работа по поиску наименьшего шара, содержащего k точек, но проблема диаметра по своей сути сложнее. Чтобы понять почему, хорошей отправной точкой является статья Кларксона-Шора для вычисления диаметра в 3d.

O(1/ϵ2)

Сариэль Хар-Пелед
источник