利用集群和计算网格实现顶点k覆盖问题的并行FPT算法

Henrique Mongelli, Rodrigo Cesar Sakamoto
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摘要

在许多应用中,NP完全问题需要精确地解决。处理一些棘手问题的一种很有前途的方法是通过参数化复杂性,将问题的输入划分为一个主要部分和一个参数。主要部分对问题的整体复杂性有多项式贡献,而参数是组合爆炸的原因。我们考虑了Cheetham的并行FPT算法来解决顶点k覆盖问题,并对Hanashiro的实现进行了改进。由于这是一个大部分执行时间都是独立完成的问题,不需要处理器之间的通信,计算网格的使用变得非常适用,有可能使用大量的处理器。这项工作涉及到顶点k覆盖问题的并行FPT算法的集成实现。测试的计算网格使用Integrade项目中开发的中间件。这些算法使用Integrade的BSPLib库实现,并显示出非常好的性能,可以通过添加新的处理器来改进。在我们的Integrade实验中,与集群实现相比,我们得到了比Hanashiro报告的更好的并行时间。
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Implementações de Algoritmos Paralelos FPT para o Problema da k-Cobertura por Vértices utilizando Clusters e Grades Computacionais
Em muitas aplicações problemas NP-completos precisam ser solucionados de forma exata. Um método promissor para tratar com alguns problemas intratáveis é através da Complexidade Parametrizada que divide a entrada do problema em uma parte principal e um parâmetro. A parte principal contribui polinomialmente com a complexidade total do problema, enquanto que o parâmetro é responsável pela explosão combinatorial. Consideramos o algoritmo paralelo FPT de Cheetham para solucionar o problema da k-Cobertura por Vértices e a implementação refinada e melhorada de Hanashiro. Como este é um problema em que grande parte do tempo de execução é feita de forma independente, sem a necessidade de comunicação entre os processadores, a utilização de grades computacionais torna-se bastante aplicável, com a possibilidade do emprego de um número grande de processadores. Este trabalho envolve a implementação no Integrade de algoritmos FPT paralelos para o problema da k-Cobertura por vértices. A grade computacional dos testes utiliza o middleware desenvolvido no Projeto Integrade. Estes algoritmos foram implementados usando a biblioteca BSPLib do Integrade e mostraram um desempenho muito bom e que pode ser melhorado com a adição de novos processadores. Em nossos experimentos no Integrade, em comparação a implementação em cluster, obtivemos tempos paralelos melhores do que os relatados por Hanashiro.
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