The simplex method for linear programming is known to be highly efficient in practice, and understanding its performance from a theoretical perspective is an active research topic. The framework of smoothed analysis, first introduced by Spielman and Teng (JACM '04) for this purpose, defines the smoothed complexity of solving a linear program with $d$ variables and $n$ constraints as the expected running time when Gaussian noise of variance $\sigma^2$ is added to the LP data. We prove that the smoothed complexity of the simplex method is $O(\sigma^{-3/2} d^{13/4}\log^{7/4} n)$, improving the dependence on $1/\sigma$ compared to the previous bound of $O(\sigma^{-2} d^2\sqrt{\log n})$. We accomplish this through a new analysis of the \emph{shadow bound}, key to earlier analyses as well. Illustrating the power of our new method, we use our method to prove a nearly tight upper bound on the smoothed complexity of two-dimensional polygons. We also establish the first non-trivial lower bound on the smoothed complexity of the simplex method, proving that the \emph{shadow vertex simplex method} requires at least $\Omega \Big(\min \big(\sigma^{-1/2} d^{-1/2}\log^{-1/4} d,2^d \big) \Big)$ pivot steps with high probability. A key part of our analysis is a new variation on the extended formulation for the regular $2^k$-gon. We end with a numerical experiment that suggests this analysis could be further improved.


翻译:线性编程的简单方法在实践上非常有效, 从理论角度理解其性能是一个积极的研究主题。 Spielman 和 Teng (JACM '04) 首次为此引入的平滑分析框架, 定义了用$d$变量和$n$来解析线性程序的平滑复杂性。 我们通过对 Gaussian 差异噪音 $\ sigma=2$ 添加到 LP 数据时的预期运行时间。 我们证明简单方法的平滑复杂性是 $(\ sigma_ 3/2} d{13/4\ log\ 7/4} n) 美元, 与$O (\\ gma_ 2} d=2\ sqrt x} 前一个框框框框。 我们通过对 eemph{ow bload 绑定新方法进行新的分析, 我们用新方法来证明在平滑度 $_ 美元 =% 1 =_ =\\\\ xxx 的双维 软度多边分析中, 我们也用平滑性的方法 。

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