In this paper, we consider the tractability of the matroid intersection problem under the minimum rank oracle. In this model, we are given an oracle that takes as its input a set of elements and returns as its output the minimum of the ranks of the given set in the two matroids. For the unweighted matroid intersection problem, we show how to construct a necessary part of the exchangeability graph, which enables us to emulate the standard augmenting path algorithm. For the weighted problem, the tractability is open in general. Nevertheless, we describe several special cases where tractability can be achieved, and we discuss potential approaches and the challenges encountered. On the positive side, we present a solution for the case where no circuit of one matroid is contained within a circuit of the other. Additionally, we propose a fixed-parameter tractable algorithm, parameterized by the maximum size of a circuit of one matroid. We also show that a lexicographically maximal common independent set can be found by the same approach, which leads to a nontrivial approximation ratio for finding a maximum-weight common independent set. On the negative side, we prove that the approach employed for the tractable cases above involves an NP-hard problem in the general case. We also show that if we consider the generalization to polymatroid intersection, even the unweighted problem is hard under the minimum rank oracle.


翻译:本文研究了在最小秩预言机模型下拟阵交问题的可解性。在此模型中,我们拥有一个预言机,其输入为元素集合,输出为给定集合在两个拟阵中的秩的最小值。对于无权拟阵交问题,我们展示了如何构建可交换图的关键部分,从而能够模拟标准的增广路径算法。对于加权问题,其可解性在一般情况下仍是开放问题。尽管如此,我们描述了若干可实现可解性的特殊情形,并探讨了潜在方法及面临的挑战。在积极方面,我们针对一个拟阵的回路不包含于另一拟阵回路的情形提出了解决方案。此外,我们提出了一种固定参数可解算法,其参数化为一个拟阵回路的最大规模。我们还证明了通过相同方法可以找到字典序最大的公共独立集,这为寻找最大权重公共独立集提供了非平凡的近似比。在消极方面,我们证明了上述可解情形所采用的方法在一般情形下涉及一个NP难问题。同时,我们表明若考虑对多拟阵交问题的推广,即使是无权问题在最小秩预言机下也是困难的。

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