Given a matrix $A \in \mathbb{R}^{n\times n}$, we consider the problem of maximizing $x^TAx$ subject to the constraint $x \in \{-1,1\}^n$. This problem, called MaxQP by Charikar and Wirth [FOCS'04], generalizes MaxCut and has natural applications in data clustering and in the study of disordered magnetic phases of matter. Charikar and Wirth showed that the problem admits an $\Omega(1/\lg n)$ approximation via semidefinite programming, and Alon, Makarychev, Makarychev, and Naor [STOC'05] showed that the same approach yields an $\Omega(1)$ approximation when $A$ corresponds to a graph of bounded chromatic number. Both these results rely on solving the semidefinite relaxation of MaxQP, whose currently best running time is $\tilde{O}(n^{1.5}\cdot \min\{N,n^{1.5}\})$, where $N$ is the number of nonzero entries in $A$ and $\tilde{O}$ ignores polylogarithmic factors. In this sequel, we abandon the semidefinite approach and design purely combinatorial approximation algorithms for special cases of MaxQP where $A$ is sparse (i.e., has $O(n)$ nonzero entries). Our algorithms are superior to the semidefinite approach in terms of running time, yet are still competitive in terms of their approximation guarantees. More specifically, we show that: - MaxQP admits a $(1/2\Delta)$-approximation in $O(n \lg n)$ time, where $\Delta$ is the maximum degree of the corresponding graph. - UnitMaxQP, where $A \in \{-1,0,1\}^{n\times n}$, admits a $(1/2d)$-approximation in $O(n)$ time when the corresponding graph is $d$-degenerate, and a $(1/3\delta)$-approximation in $O(n^{1.5})$ time when the corresponding graph has $\delta n$ edges. - MaxQP admits a $(1-\varepsilon)$-approximation in $O(n)$ time when the corresponding graph and each of its minors have bounded local treewidth. - UnitMaxQP admits a $(1-\varepsilon)$-approximation in $O(n^2)$ time when the corresponding graph is $H$-minor free.


翻译:以 $A\ $mathb{R\\ 150\ timen 美元为基质, 我们考虑在 $xxxxxxx$ 在 $-1, 1\ 美元范围内最大限度地增加美元美元的问题。 这个问题, 由 Charikar 和 Wirth [FOCS'04] 称为 MaxQP, 将 MaxCut 普遍化, 并在数据组和无序磁性阶段的研究中具有自然应用。 Charikar 和 Wirth 显示, 问题通过 effinite 编程, $xxxxxxxxxx$ (1/ Plxxxxxxx美元), Alon, Makarycharychev, 和 Naorals 美元( 美元) 在 IMexcial 设计中, $Omegalax polictions a $.

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