We generalize the monotone local search approach of Fomin, Gaspers, Lokshtanov and Saurabh [J.ACM 2019], by establishing a connection between parameterized approximation and exponential-time approximation algorithms for monotone subset minimization problems. In a monotone subset minimization problem the input implicitly describes a non-empty set family over a universe of size $n$ which is closed under taking supersets. The task is to find a minimum cardinality set in this family. Broadly speaking, we use approximate monotone local search to show that a parameterized $\alpha$-approximation algorithm that runs in $c^k \cdot n^{O(1)}$ time, where $k$ is the solution size, can be used to derive an $\alpha$-approximation randomized algorithm that runs in $d^n \cdot n^{O(1)}$ time, where $d$ is the unique value in $d \in (1,1+\frac{c-1}{\alpha})$ such that $\mathcal{D}(\frac{1}{\alpha}\|\frac{d-1}{c-1})=\frac{\ln c}{\alpha}$ and $\mathcal{D}(a \|b)$ is the Kullback-Leibler divergence. This running time matches that of Fomin et al. for $\alpha=1$, and is strictly better when $\alpha >1$, for any $c > 1$. Furthermore, we also show that this result can be derandomized at the expense of a sub-exponential multiplicative factor in the running time. We demonstrate the potential of approximate monotone local search by deriving new and faster exponential approximation algorithms for Vertex Cover, $3$-Hitting Set, Directed Feedback Vertex Set, Directed Subset Feedback Vertex Set, Directed Odd Cycle Transversal and Undirected Multicut. For instance, we get a $1.1$-approximation algorithm for Vertex Cover with running time $1.114^n \cdot n^{O(1)}$, improving upon the previously best known $1.1$-approximation running in time $1.127^n \cdot n^{O(1)}$ by Bourgeois et al. [DAM 2011].


翻译:在单调子子的最小化问题中,输入暗含地描述一个非空设置的组合, 在一个以超位关闭的以美元为单位的宇宙中。 任务在于在这个家族中找到一个最小基点。 广义地说, 我们使用近似单调方的本地搜索来显示一个以美元为单位的 美元为单位的 美元 美元为单位的 美元 美元为单位的 美元 美元为单位的 美元 20199; 通过在 美元为单位的 美元为单位的 美元为单位的 美元 2019; 以美元为单位的 美元为单位的 美元为单位的 美元 ; 以美元为单位的 美元为单位的 美元 ; 以美元为单位的 美元为单位的 ; 以美元为单位的 美元为单位的 ; 以美元为单位的 以美元为单位的 美元为单位的 ; 以美元为单位的 以美元为单位的 以美元为单位的 美元为单位的 ; 以美元为单位的 以美元为单位的 以美元为单位的 以美元为单位的 以美元为单位的

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