We present new exact and approximation algorithms for 0-1-Knapsack and Unbounded Knapsack: * Exact Algorithm for 0-1-Knapsack: 0-1-Knapsack has known algorithms running in time $\widetilde{O}(n + \min\{n OPT, n W, OPT^2, W^2\})$, where $n$ is the number of items, $W$ is the weight budget, and $OPT$ is the optimal profit. We present an algorithm running in time $\widetilde{O}(n + (W + OPT)^{1.5})$. This improves the running time in case $n,W,OPT$ are roughly equal. * Exact Algorithm for Unbounded Knapsack: Unbounded Knapsack has known algorithms running in time $\widetilde{O}(n + \min\{n \cdot p_{\max}, n \cdot w_{\max}, p_{\max}^2, w_{\max}^2\})$ [Axiotis, Tzamos '19, Jansen, Rohwedder '19, Chan, He '20], where $n$ is the number of items, $w_{\max}$ is the largest weight of any item, and $p_{\max}$ is the largest profit of any item. We present an algorithm running in time $\widetilde{O}(n + (p_{\max} + w_{\max})^{1.5})$, giving a similar improvement as for 0-1-Knapsack. * Approximating Unbounded Knapsack with Resource Augmentation: Unbounded Knapsack has a known FPTAS with running time $\widetilde{O}(\min\{n/\varepsilon, n + 1/\varepsilon^2\})$ [Jansen, Kraft '18]. We study weak approximation algorithms, which approximate the optimal profit but are allowed to overshoot the weight constraint. We present the first approximation scheme for Unbounded Knapsack in this setting, achieving running time $\widetilde{O}(n + 1/\varepsilon^{1.5})$. Our algorithms can be seen as reductions to Min-Plus-Convolution on monotone sequences with bounded entries. These structured instances of Min-Plus-Convolution can be solved in time $O(n^{1.5})$ [Chi,Duan,Xie,Zhang '22] (in contrast to the conjectured $n^{2-o(1)}$ lower bound for the general case).


翻译:我们为 0-1- Knapsack 和未受约束的 Knapsack 提供了新的精确和近似算法 : * 0-1- Knapsack 以时间运行的算法 : 0-1- Knapsack +\ min ⁇ OP, n W, OP2, 美元是项目的数量, 美元是重量预算, 美元是最佳利润 。 我们展示了一个以时间运行的算法 : 美元 + 1 = 1 - kmaxx = k- knapsack : 0-1- Knapsorthack 在时间运行的时间里运行的算法 $, 美元, 美元, 美元 美元, 美元 美元=2, 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 美元= 任何算算算的算的算算算算的算算 。 (n\ = =xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

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