A long-standing open question in Integer Programming is whether integer programs with constraint matrices with bounded subdeterminants are efficiently solvable. An important special case thereof are congruency-constrained integer programs $\min\{c^\top x\colon Tx\leq b, \gamma^\top x\equiv r\pmod*{m}, x\in\mathbb{Z}^n\}$ with a totally unimodular constraint matrix $T$. Such problems have been shown to be polynomial-time solvable for $m=2$, which led to an efficient algorithm for integer programs with bimodular constraint matrices, i.e., full-rank matrices whose $n\times n$ subdeterminants are bounded by two in absolute value. Whereas these advances heavily relied on existing results on well-known combinatorial problems with parity constraints, new approaches are needed beyond the bimodular case, i.e., for $m>2$. We make first progress in this direction through several new techniques. In particular, we show how to efficiently decide feasibility of congruency-constrained integer programs with a totally unimodular constraint matrix for $m=3$. Furthermore, for general $m$, our techniques also allow for identifying flat directions of infeasible problems, and deducing bounds on the proximity between solutions of the problem and its relaxation.


翻译:在Integer 编程中,一个长期的未决问题是,带有约束性矩阵与受约束的亚确定性之间的约束性矩阵的整数方案是否有效可溶解。其中一个重要的特殊情况是,一个与受约束的双调限制矩阵一致的整数程序,即:$\c ⁇ top x\càtoxxxc\cleqb,\gamma}top x\equivr\pmod ⁇ m},xin\mathb ⁇ n ⁇ ⁇ $T$。这些问题已经证明对美元=2美元来说是多边-时间可溶解的。这导致对带有双调调制制约矩阵的整数个程序,即,全调矩阵,其美元和美元的分期约束性矩阵受两个绝对价值的约束。虽然这些进展在很大程度上依赖于众所周知的对等价制约的组合问题的现有结果,但除了双调案例,即美元=2美元之外,还需要有新的办法。我们通过若干新的技术,在这个方向上取得了初步的进展。特别是,我们展示如何有效地决定其总弹性矩阵的可行性,从而限制的方法。

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