We propose a combinatorial optimisation model called Limited Query Graph Connectivity Test. We consider a graph whose edges have two possible states (on/off). The edges' states are hidden initially. We could query an edge to reveal its state. Given a source s and a destination t, we aim to test s-t connectivity by identifying either a path (consisting of only on edges) or a cut (consisting of only off edges). We are limited to B queries, after which we stop regardless of whether graph connectivity is established. We aim to design a query policy that minimizes the expected number of queries. If we remove the query limit B (i.e., by setting B to the total number of edges), then our problem becomes a special case of (monotone) Stochastic Boolean Function Evaluation (SBFE). There are two existing exact algorithms that are prohibitively expensive. They have best known upper bounds of O(3^m) and O(2^{2^k}) respectively, where m is the number of edges and k is the number of paths/cuts. These algorithms do not scale well in practice. We propose a significantly more scalable exact algorithm. Our exact algorithm works by iteratively improving the performance lower bound until the lower bound becomes achievable. Even when our exact algorithm does not scale, it can be used as an anytime algorithm for calculating lower bound. We experiment on a wide range of practical graphs. We observe that even for large graphs (i.e., tens of thousands of edges), it mostly takes only a few queries to reach conclusion, which is the practical motivation behind the query limit B. B is also an algorithm parameter that controls scalability. For small B, our exact algorithm scales well. For large B, our exact algorithm can be converted to a heuristic (i.e., always pretend that there are only 5 queries left). Our heuristic outperforms all existing heuristics ported from SBFE and related literature.


翻译:我们提出一个组合式优化模型,称为有限 Query 图形连接测试。 我们考虑一个图形, 其边缘有两个可能的状态( 上/ 下) 。 边缘状态最初被隐藏。 我们可以查询一个边缘以显示其状态。 鉴于源和目的地, 我们的目标是测试 St 连接, 找出路径( 仅存在于边缘) 或切开( 仅存在于边缘) 。 我们仅限于 B 查询, 之后我们停止询问, 不论图形连接是否已经建立。 我们的目标是设计一个查询政策, 将预期查询的数量减至最小。 如果我们取消查询限制 B( 即将 B 设置在边缘的总数中), 那么我们的问题就会变成一个特殊的( monotoone) 布尔立函数评价( SBFE) 。 目前有两个精确的算法非常昂贵。 我们只有最清楚的 O( 3) 和 O ( 2( ) 2/ k) 。 我们的上个直径直径( ) 和 O ( 2/ 2) ) 限 。 我们的目标是设计一个最小的直径直径直径直线, 。 对于路径和 k 直径直径, 直径, 直径, 我们的算的算数, 我们的直径直到直到直到直到直到直到直到 。 。 我们的算到直到 。 。 我们的算到 直到直到 。 我们的算到的算到 。 。 。</s>

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