In the \emph{budgeted rooted node-weighted Steiner tree} problem, we are given a graph $G$ with $n$ nodes, a predefined node $r$, two weights associated to each node modelling costs and prizes. The aim is to find a tree in $G$ rooted at $r$ such that the total cost of its nodes is at most a given budget $B$ and the total prize is maximized. In the \emph{quota rooted node-weighted Steiner tree} problem, we are given a real-valued quota $Q$, instead of the budget, and we aim at minimizing the cost of a tree rooted at $r$ whose overall prize is at least $Q$. For the case of directed graphs with additive prize function, we develop a technique resorting on a standard flow-based linear programming relaxation to compute a tree with good trade-off between prize and cost, which allows us to provide very simple polynomial time approximation algorithms for both the budgeted and the quota problems. For the \emph{budgeted} problem, our algorithm achieves a bicriteria $(1+\epsilon, O(\frac{1}{\epsilon^2}n^{2/3}\ln{n}))$-approximation, for any $\epsilon \in (0, 1]$. For the \emph{quota} problem, our algorithm guarantees a bicriteria approximation factor of $(2, O(n^{2/3}\ln{n}))$. Next, by using the flow-based LP, we provide a surprisingly simple polynomial time $O((1+\epsilon)\sqrt{n} \ln {n})$-approximation algorithm for the node-weighted version of directed Steiner tree problem, for any $\epsilon>0$. For the case of undirected graphs with monotone submodular prize functions over subsets of nodes, we provide a polynomial time $O(\frac{1}{\epsilon^3}\sqrt{n}\log{n})$-approximation algorithm for the budgeted problem that violates the budget constraint by a factor of at most $1+\epsilon$, for any $\epsilon \in (0, 1]$. Our technique allows us to provide a good approximation also for the quota problem.


翻译:在 {emph{ 预算扎根的节点 { 节点树} 问题中, 我们得到一个以美元计价的G$, 一个预定义的节点美元, 与每个节点建模成本和奖品相关的两个权重。 目的是找到一个以美元计值的树, 其节点的总成本最多为给定预算 $B$, 其总收益最大化。 在 omph{ 基点扎根的节点树 问题中, 我们得到一个实际价值的定额 Q$, 而不是预算, 我们的目标是以美元计值计值的 美元计价 。 对于带有添加奖品功能的定向图表, 我们开发了一种基于标准流基的线性编程松动, 来计算一棵树在奖品和成本之间的交易。 这使得我们能够为预算问题和配额问题提供非常简单的多时间近值算值的算法。 对于预算问题来说, 用于 问题, 美元计值的 Ron- 问题, 我们的算法 以美元计数 。

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