Minimum flow decomposition (MFD) is the NP-hard problem of finding a smallest decomposition of a network flow $X$ on directed graph $G$ into weighted source-to-sink paths whose superposition equals $X$. We focus on a common formulation of the problem where the path weights must be non-negative integers and also on a new variant where these weights can be negative. We show that, for acyclic graphs, considering the width of the graph (the minimum number of $s$-$t$ paths needed to cover all of its edges) yields advances in our understanding of its approximability. For the non-negative version, we show that a popular heuristic is a $O( \log |X|)$ ($|X|$ being the total flow of $X$) on graphs satisfying two properties related to the width (satisfied by e.g., series-parallel graphs), and strengthen its worst-case approximation ratio from $\Omega(\sqrt{m})$ to $\Omega(m / \log m)$ for sparse graphs, where $m$ is the number of edges in the graph. For the negative version, we give a $(\lceil \log \Vert X \Vert \rceil +1)$-approximation ($\Vert X \Vert$ being the maximum absolute value of $X$ on any edge) using a power-of-two approach, combined with parity fixing arguments and a decomposition of unitary flows ($\Vert X \Vert \leq 1$) into at most width paths. We also disprove a conjecture about the linear independence of minimum (non-negative) flow decompositions posed by Kloster et al. [ALENEX 2018], but show that its useful implication (polynomial-time assignments of weights to a given set of paths to decompose a flow) holds for the negative version.


翻译:最小流分解( MFD) 是一个NP- 硬性的问题, 因为它要找到一个最小的网络流分解( 用于覆盖其所有边缘的美元- 美元平流的最小值), 使得我们对其近似性价比的理解有所进步。 对于非偏差的版本, 我们侧重于一个共同的问题配方, 路径权重必须是非负性的整数, 以及一个新的变方体, 其重量可能是负的。 我们显示, 对于循环图来说, 其宽度( 由 e. delicial- preal matter) 的宽度( ypeople of $- silviol- premotion) 使我们对其近似性值的理解有所进步。 对于非偏差的版本, 我们显示的是 lical\ lical- liveral divoration a.

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