Short spanning trees subject to additional constraints are important building blocks in various approximation algorithms. Especially in the context of the Traveling Salesman Problem (TSP), new techniques for finding spanning trees with well-defined properties have been crucial in recent progress. We consider the problem of finding a spanning tree subject to constraints on the edges in cuts forming a laminar family of small width. Our main contribution is a new dynamic programming approach where the value of a table entry does not only depend on the values of previous table entries, as it is usually the case, but also on a specific representative solution saved together with each table entry. This allows for handling a broad range of constraint types. In combination with other techniques -- including negatively correlated rounding and a polyhedral approach that, in the problems we consider, allows for avoiding potential losses in the objective through the randomized rounding -- we obtain several new results. We first present a quasi-polynomial time algorithm for the Minimum Chain-Constrained Spanning Tree Problem with an essentially optimal guarantee. More precisely, each chain constraint is violated by a factor of at most $1+\varepsilon$, and the cost is no larger than that of an optimal solution not violating any chain constraint. The best previous procedure is a bicriteria approximation violating each chain constraint by up to a constant factor and losing another factor in the objective. Moreover, our approach can naturally handle lower bounds on the chain constraints, and it can be extended to constraints on cuts forming a laminar family of constant width. Furthermore, we show how our approach can also handle parity constraints (or, more precisely, a proxy thereof) as used in the context of (Path) TSP and one of its generalizations, and discuss implications in this context.


翻译:受额外制约的短片树木是各种近似算法的重要构件。特别是在旅行销售商问题(TSP)背景下,寻找具有明确界定特性的横贯树木的新技术对最近的进展至关重要。我们认为,寻找横贯树木的新技术问题,在切割边缘受到制约,形成宽度小的圆圈。我们的主要贡献是一种新的动态编程方法,即一个表格条目的价值不仅取决于先前表格条目的价值,通常情况是这样,而且还取决于与每个表格条目一起保存的具有代表性的具体解决方案。这有利于处理范围广泛的各种制约类型。与其他技术相结合,包括负相关环绕和多面办法,在我们所考虑的问题中,能够避免目标中的潜在损失,形成一个宽边宽宽的圆圈。我们首先提出一种准多面性的时间算算法,即一个基本最佳保证,每个链条系限制都受到违反,一个最深层的阶梯系,一个最深层次的阶梯路,一个最深层次的阶梯路,一个最深层次的阶梯阶梯路,一个比一个最深层的阶梯压,一个最深的阶梯路要小的阶路,一个比一个最深的阶梯压,一个最深的阶梯,一个比一个最深的阶梯路更低的阶梯,一个比一个最深的阶梯路的阶梯路。

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