Machine learning (ML) approaches are increasingly being used to accelerate combinatorial optimization (CO) problems. We investigate the Set Cover Problem (SCP) and propose Graph-SCP, a graph neural network method that augments existing optimization solvers by learning to identify a much smaller sub-problem that contains the solution space. Graph-SCP uses both supervised learning from prior solved instances and unsupervised learning aimed at minimizing the SCP objective. We evaluate the performance of Graph-SCP on synthetically weighted and unweighted SCP instances with diverse problem characteristics and complexities, and on instances from the OR Library, a canonical benchmark for SCP. We show that Graph-SCP reduces the problem size by 60-80% and achieves runtime speedups of up to 10x on average when compared to Gurobi (a state-of-the-art commercial solver), while maintaining solution quality. This is in contrast to fast greedy solutions that significantly compromise solution quality to achieve guaranteed polynomial runtime. We showcase Graph-SCP's ability to generalize to larger problem sizes, training on SCP instances with up to 3,000 subsets and testing on SCP instances with up to 10,000 subsets.


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计算机程序设计科学致力于软件系统开发、使用和维护领域的研究成果的分发,包括硬件设计的软件方面。 该杂志具有广泛的范围,从方法论基础的许多方面到技术问题的细节和工业实践的各个方面。 官网链接: http://dblp.uni-trier.de/db/journals/scp/
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