This paper addresses the optimization problem to maximize the total costs that can be shared among a group of agents, while maintaining stability in the sense of the core constraints of a cooperative transferable utility game, or TU game. This means that all subsets of agents have an outside option at a certain cost, and stability requires that the cost shares are defined so that none of the outside options is preferable. When maximizing total shareable costs, the cost shares must satisfy all constraints that define the core of a TU game, except for being budget balanced. The paper gives a fairly complete picture of the computational complexity of this optimization problem, in relation to classical computational problems on the core. We also show that, for games with an empty core, the problem is equivalent to computing minimal core relaxations for several relaxations that have been proposed earlier. As an example for a class of cost sharing games with non-empty core, we address minimum cost spanning tree games. While it is known that cost shares in the core can be found efficiently, we show that the computation of maximal cost shares is NP-hard for minimum cost spanning tree games. We also derive a 2-approximation algorithm. Our work opens several directions for future work.


翻译:本文解决了一种优化问题,即在维持合作转移效用游戏(TU game)的核心约束稳定的情况下,最大化可以在一组代理中共享的总成本。这意味着所有代理的子集都有一个具有特定成本的外在选择,稳定性要求成本份额被定义为没有外在选择更佳。在最大化可共享成本时,成本份额必须满足定义TU game核心的所有约束条件,除了平衡预算。本文较全面地阐述了这个优化问题的计算复杂性,与核心上的经典计算问题相关。我们还表明,对于空核心的游戏,该问题等同于计算几个之前提出的弱化的最小核心的最小核心弱化。作为具有非空核心的一类成本分摊游戏的例子,我们涉及最小成本生成树游戏。虽然已知核心中的成本份额可以有效地找到,但我们证明了最大成本份额在最小成本生成树游戏中是NP困难的。我们还推导了一个2近似算法。我们的工作开启了多个未来研究方向。

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