전자공학회논문지CI (Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI)

대한전자공학회 (The Institute of Electronics and Information Engineers)
권호 표지

대형 유클리드 최소신장트리 문제해결을 위한 다항시간 근사 법

A Polynomial Time Approximation Scheme for Enormous Euclidean Minimum Spanning Tree Problem

  • Kim, In-Bum (School of Information Technology, Kimpo College)
  • 투고 : 2011.04.26
  • 심사 : 2011.08.29
  • 발행 : 2011.09.25
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초록

유클리드 최소 신장 트리(EMST) 문제는 2차원 평면상에 존재하는 입력노드들을 최소 비용으로 연결하는 것이다. EMST와 같은 다항 시간문제에 대하여 연구된 알고리즘들은 수많은 입력들에 대하여 최적의 해를 얻기 위해 매우 많은 시간을 필요로 한다. 본 논문에서는 이 문제에 대한 해를 구하기 위해 분할과 병렬기법을 활용한 다항 시간 근사법(PTAS)을 제안하는데, 이 기법은 비교적 짧은 시간 내에 매우 큰 근사 EMST를 생성할 수 있다. 순수 PTAS는 비-다항 시간문제를 위해 개발되었지만, 다이내믹 프로그래밍을 활용하여 이것을 대형 EMST에 적용하였다. 제안된 방법에 의해 생성된 15,000개의 입력 단말노드와 16개의 분할 영역으로 구성된 근사 EMST의 생성 실험에서, 직렬 방식은 89%, 병렬 방식은 99%의 실행시간의 감축을 보였다. 따라서 본 논문에서 제안하는 방법은 평면상의 매우 많은 수의 입력 단말 노드에 대하여 근사 EMST를 신속히 구축해야 하는 응용에 잘 적용될 수 있다.

The problem of Euclidean minimum spanning tree (EMST) is to connect given nodes in a plane with minimum cost. There are many algorithms for the polynomial time problem as EMST. However, for numerous nodes, the algorithms consume an enormous amount of time to find an optimal solution. In this paper, an approximation scheme using a polynomial time approximation scheme (PTAS) algorithm with dividing and parallel processing for the problem is suggested. This scheme enables to construct a large, approximate EMST within a short duration. Although initially devised for the non-polynomial problem, we employ naive PTAS to construct a vast EMST with dynamic programming. In an experiment, the approximate EMST constructed by the proposed scheme with 15,000 input terminal nodes and 16 partition cells shows 89% and 99% saving in execution time for the serial processing and parallel processing methods, respectively. Therefore, our scheme can be applied to obtain an approximate EMST quickly for numerous input terminal nodes.

키워드

참고문헌

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