diff --git a/zusammenfassung.pdf b/zusammenfassung.pdf index 9e0cde6..0f7eb16 100644 Binary files a/zusammenfassung.pdf and b/zusammenfassung.pdf differ diff --git a/zusammenfassung.tex b/zusammenfassung.tex index 478bbac..7e68771 100644 --- a/zusammenfassung.tex +++ b/zusammenfassung.tex @@ -51,7 +51,7 @@ \tableofcontents \clearpage -\section{Kombinatorisches Optimierungsproblem $\phi$} +\section{Kombinatorisches Optimierungsproblem $\Pi$} \subsection{Definition} \begin{align*} \mathcal{D} &= \text{Menge der Eingaben $I$}\\ @@ -59,10 +59,10 @@ f: \mathcal{S}(I) \mapsto \mathbb{N}^{\neq 0} &= \text{Bewertungs-/Kosten-/Maßfunction}\\ \mathrm{ziel} \in \{\min, \max\} \end{align*} -\begin{itemize} +\begin{enumerate} \item Beschränkung auf natürliche Zahlen, weil Vergleich reeller Zahlen bislang nicht beweisbar schnell funktioniert. \item Ausschluss der 0 für spätere Definitionen sinnvoll (lässt sich durch Modifikation von $f$ in der Regel trivial erreichen) -\end{itemize} +\end{enumerate} Gesucht ist zu $I \in \mathcal{D}$ eine zulässige Lösung $\sigma_\mathrm{opt} \in \mathcal{S}(I)$, sodass \begin{equation*} @@ -77,7 +77,7 @@ Für Eingabe $I \in \mathcal{D}$ berechnet $A$ in Zeit $t(\abs{I})$ eine Ausgabe \section{Konstante Gütegarantie} \subsection{Definition} -\begin{itemize} +\begin{enumerate} \item $A$ hat bei Eingabe $I$ absolute Güte von \begin{equation*} \kappa_A(I) = \abs{A(I) - \opt(I)} @@ -88,7 +88,7 @@ Für Eingabe $I \in \mathcal{D}$ berechnet $A$ in Zeit $t(\abs{I})$ eine Ausgabe \end{equation*} \item $A$ garantiert eine absolute Güte von $\kappa_A: \mathbb{N} \mapsto \mathbb{N}$, falls für alle $n \in \mathbb{N}$ gilt: \begin{equation*} - \kappa_A^{\mathrm{wc}} \le \kappa_A(n) + \kappa_A^{\mathrm{wc}}(n) \le \kappa_A(n) \end{equation*} \item $A$ hat eine absolute Abweichung von $\kappa'_A: \mathbb{N} \mapsto \mathbb{N}$, falls für unendlich viele $n$ gilt \begin{equation*} @@ -98,7 +98,7 @@ Für Eingabe $I \in \mathcal{D}$ berechnet $A$ in Zeit $t(\abs{I})$ eine Ausgabe \begin{equation*} \kappa_A(I) \ge \kappa'_A(\abs{I}) \end{equation*} -\end{itemize} +\end{enumerate} \subsection{Unmöglichkeitsergebnis für das Rucksackproblem} \begin{satz} @@ -173,4 +173,65 @@ f(c_\mathrm{E}) &= \abs{c_\mathrm{E}(E)}\\ Die Größe der kleinsten möglichen Kantenfärbung ist der chromatische Index $\chi'(G)$. \subsubsection{Algorithmen} TODO: Übung + +\section{Relative Gütegarantie} +\subsection{Definition} +\begin{enumerate} + \item $A$ hat bei Eingabe $I$ eine relative Güte von + \begin{equation*} + \rho_A(I) = \max\left\{\frac{A(I)}{\opt(I)}, \frac{\opt(I)}{A(i)}\right\} \ge 1 + \end{equation*} + \item Die relative worst-case-Güte von $A$ ist die Funktion + \begin{equation*} + \rho_A^\mathrm{wc}(n) = \max\left\{\rho_A(I)\mid I \in \mathcal{D}, \abs{i}\le n\right\} + \end{equation*} + \item $A$ garantiert eine relative Güte von $\rho_A : \mathbb{N} \mapsto \mathbb{N}$, falls für alle $n \in \mathbb{N}$ gilt + \begin{equation*} + \rho_A^{\mathrm{wc}}(n) \le \rho_A(n) + \end{equation*} + \item $A$ macht für die Eingabe $I \in \mathcal{D}$ einen relativen Fehler von + \begin{equation*} + \varepsilon_A(I) = \frac{\abs{A(I) - \opt(I)}}{\opt(I)} = \abs{\frac{A(I)}{\opt(I)} - 1} + \end{equation*} + \item $A$ garantiert einen relativen Fehler von $\varepsilon_A(n)$, falls für alle $\{I\mid I \in \mathcal{D}, \abs{I}\le n\}$ gilt + \begin{equation*} + \varepsilon_A(I) \le \varepsilon_A(n) + \end{equation*} + \item $A$ hat eine relative Abweichung von $\rho'_A : \mathbb{N} \mapsto \mathbb{N}$, falls für unendlich viele $n$ gilt + \begin{equation*} + \rho_A^\mathrm{wc}(n) \ge \rho'_A(n) + \end{equation*} + + Eine unendlich große Menge $\mathcal{D}' \subseteq \mathcal{D}$ heißt $\rho'_A(n)$-Zeugenmenge gegen $A$, wenn für alle $I \in \mathcal{D}'$ gilt + \begin{equation*} + \rho_A(I) \ge \rho'_A(\abs{I}) + \end{equation*} +\end{enumerate} + +Es folgen daraus direkt, dass +\begin{enumerate} + \item bei einem Minimierungsproblem $1 + \varepsilon_A(n) = \rho_A(n)$ ist. + \item bei einem Maximierungsproblem $1 - \varepsilon_A(n) = \frac{1}{\rho_A(n)}$ ist. + \item für alle Probleme $\varepsilon_A(n) \le \rho_A(n) - 1$ ist. +\end{enumerate} + +Weiter lassen sich damit obere bzw. untere Schranken der Optimallösung aus einer approximierten Lösung angeben. Es folgt, dass +\begin{enumerate} + \item bei einem Minimierungsproblem gilt + \begin{equation*} + \frac{1}{\rho_A(\abs{I})} \cdot A(I) \le \opt(I) \le A(I) \le \rho_A(\abs{I})\cdot \opt(I) + \end{equation*} + \item bei einem Maximierungsproblem gilt + \begin{equation*} + \frac{1}{\rho_A(\abs{I})} \cdot \opt(I) \le A(I) \le \opt(I) \le \rho_A(\abs{I}) \cdot A(I) + \end{equation*} + \item bei beiden Problemtypen mit der Beziehung + \begin{equation*} + \abs{A(I) - \opt(I)} \le \varepsilon_A(\abs{I}) \cdot \opt(I) + \end{equation*} + gilt + \begin{equation*} + (1 - \varepsilon_A(\abs{I})) \cdot \opt(I) \le A(I) \le (1 + \varepsilon_A(\abs{I})) \cdot \opt(I) + \end{equation*} +\end{enumerate} \end{document}