Let P be a set of n points in the plane. A minimum spanning tree(MST) is a spanning tree connecting n points of P such that the sum of lengths of edges of the tree is minimized. A diameter of a tree is the maximum length of paths connecting two points of a spanning tree of P. The problem considered in this paper is to compute the spanning tree whose diameter is minimized over all spanning trees of P. We call such tree a minimum-diameter spanning tree(MDST). The best known previous algorithm[3] finds MDST in $O(n^2)$ time. In this paper, we suggest an approximation algorithm to compute a spanning tree whose diameter is no more than 5/4 times that of MDST, running in O(n$^2$log$^2$n) time. This is the first approximation algorithm on the MDST problem.
In this paper, we consider an interesting variant of the inverse minimum traveling salesman problem. Given an instance (G, w) of the minimum traveling salesman problem defined on a metric space, we fix a specified Hamiltonian cycle $HC_0$. The task is then to adjust the edge cost vector w to w' so that the new cost vector w' satisfies the triangle inequality condition and $HC_0$ can be returned by the minimum spanning tree algorithm in the TSP-instance defined with w'. The objective is to minimize the total deviation between the original and the new cost vectors with respect to the $L_1$-norm. We call this problem the inverse metric traveling salesman problem against the minimum spanning tree algorithm and show that it is closely related to the inverse metric spanning tree problem.
In this paper, inverse constrained minimum spanning tree problem under Hamming distance. Such an inverse problem is to modify the weights with bound constrains so that a given feasible solution becomes an optimal solution, and the deviation of the weights, measured by the weighted Hamming distance, is minimum. We present a strongly polynomial time algorithm to solve the inverse constrained minimum spanning tree problem under Hamming distance.
Journal of Korean Institute of Industrial Engineers
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v.31
no.1
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pp.10-19
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2005
The minimum spanning tree (MST) problem is one of the traditional optimization problems. Unlike the MST, the degree constrained minimum spanning tree (DCMST) of a graph cannot, in general, be found using a polynomial time algorithm. So, finding the DCMST of a graph is a well-known NP-hard problem of importance in communications network design, road network design and other network-related problems. So, it seems to be natural to use evolutionary algorithms for solving DCMST. Especially, when applying an evolutionary algorithm to spanning tree problems, a representation and search operators should be considered simultaneously. This paper introduces a new tree representation scheme and a genetic operator for solving combinatorial tree problem using evolutionary algorithms. We performed empirical comparisons with other tree representations on several test instances and could confirm that the proposed method is superior to other tree representations. Even it is superior to edge set representation which is known as the best algorithm.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.14
no.4
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pp.233-241
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2014
This paper suggests a fast minimum spanning tree algorithm which simplify the original graph to 2-edge connected graph, and using the cycling property. Borůvka algorithm firstly gets the partial spanning tree using cycle property for one-edge connected graph that selects the only one minimum weighted edge (e) per vertex (v). Additionally, that selects minimum weighted edge between partial spanning trees using cut property. Kruskal algorithm uses cut property for ascending ordered of all edges. Reverse-delete algorithm uses cycle property for descending ordered of all edges. Borůvka and Kruskal algorithms always perform |e| times for all edges. The proposed algorithm obtains 2-edge connected graph that selects 2 minimum weighted edges for each vertex firstly. Secondly, we use cycle property for 2-edges connected graph, and stop the algorithm until |e|=|v|-1 For actual 10 benchmark data, The proposed algorithm can be get the minimum spanning trees. Also, this algorithm reduces 60% of the trial number than Borůvka, Kruskal and Reverse-delete algorithms.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.19
no.1
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pp.57-64
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2014
As Steiner minimum tree building belongs to NP-Complete problem domain, heuristics for the problem ask for immense amount execution time and computations in numerous inputs. In this paper, we propose an efficient mechanism of euclidean Steiner minimum tree construction for numerous inputs using combination of Delaunay triangulation and Prim's minimum spanning tree algorithm. Trees built by proposed mechanism are compared respectively with the Prim's minimum spanning tree and minimums spanning tree based Steiner minimum tree. For 30,000 input nodes, Steiner minimum tree by proposed mechanism shows about 2.1% tree length less and 138.2% execution time more than minimum spanning tree, and does about 0.013% tree length less and 18.9% execution time less than minimum spanning tree based Steiner minimum tree in experimental results. Therefore the proposed mechanism can work moderately well to many useful applications where execution time is not critical but reduction of tree length is a key factor.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.29
no.2
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pp.33-39
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2015
Power supplying capacity of the distribution feeder should be maintained within thermal capacity of the wire. This paper presents the minimum spanning tree based load balancing technique to release multiple overloading of distribution feeders. In order to minimize number of involved backup feeders, Dijkstra and Prim algorithm are adopted to construct minimum spanning tree. Simulation testing result based on part of KEPCO's commercial distribution systems shows effectiveness of proposed scheme.
This study deals with the DCMST (Delay constrained Capacitated Minimum Spanning Tree) problem applied in the topological design of local networks or finding several communication paths from root node. While the traditional CMST problem has only the traffic capacity constraint served by a port of root node, the DCMST problem has the additional mean delay constraint of network. The DCMST problem consists of finding a set of spanning trees to link end-nodes to the root node satisfying the traffic requirements at end-nodes and the required mean delay of network. The objective function of problem is to minimize the total link cost. This paper presents two-phased heuristic algorithm, which consists of node exchange, and node shift algorithm based on the trade-off criterions, and mean delay algorithm. Actual computational experience and performance analysis show that the proposed algorithm can produce better solution than the existing algorithm for the CMST problem to consider the mean delay constraint in terms of cost.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.20
no.5
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pp.31-39
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2015
The degree-constrained minimum spanning tree (d-MST) problem is considered NP-complete for no exact solution-yielding polynomial algorithm has been proposed to. One thus has to resort to an heuristic approximate algorithm to obtain an optimal solution to this problem. This paper therefore presents a polynomial time algorithm which obtains an intial solution to the d-MST with the help of Kruskal's algorithm and performs k-opt on the initial solution obtained so as to derive the final optimal solution. When tested on 4 graphs, the algorithm has successfully obtained the optimal solutions.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.11
no.5
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pp.159-171
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2011
This paper suggests an algorithm that obtains the Minimum Spanning Tree for directed graph (DMST). The existing Chu-Liu/Edmonds DMST algorithm has chances of the algorithm not being able to find DMST or of the sum of ST not being the least. The suggested algorithm is made in such a way that it always finds DMST, rectifying the disadvantage of Chu-Liu/Edmonds DMST algorithm. Firstly, it chooses the Minimum-Weight Arc (MWA) from all the nodes including a root node, and gets rid of the nodes in which cycle occurs after sorting them in an ascending order. In this process, Minimum Spanning Forest (MST) is obtained. If there is only one MSF, DMST is obtained. And if there are more than 2 MSFs, to determine MWA among all MST nodes, it chooses a method of directly calculating the sum of all the weights, and hence simplifies the emendation process for solving a cycle problem of Chu-Liu/Edmonds DMST algorithm. The suggested Sulee DMST algorithm can always obtain DMST that minimizes the weight of the arcs no matter if the root node is set or not, and it is also capable to find the root node of a graph with minimized weight.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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