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Enregistrement W2313395524 · doi:10.1109/focs.2016.47

Local Search Yields a PTAS for $k$-Means in Doubling Metrics

2016· preprint· en· W2313395524 sur OpenAlexafffund
Zachary Friggstad, Mohsen Rezapour, Mohammad R. Salavatipour

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueSparse and Compressive Sensing Techniques
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaCanada Research Chairs
Mots-clésMathematicsCombinatoricsDimension (graph theory)Euclidean spacePartition (number theory)Euclidean distanceSimple (philosophy)Approximation algorithmMetric spaceEuclidean geometrySpace (punctuation)Local search (optimization)HeuristicDiscrete mathematicsAlgorithmMathematical optimizationComputer science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The most well-known and ubiquitous clustering problem encountered in nearly every branch of science is undoubtedly $k$-means: given a set of data points and a parameter $k$, select $k$ centers and partition the data points into $k$ clusters around these centers so that the sum of squares of distances of the points to their cluster center is minimized. Typically these data points lie in Euclidean space $\mathbb{R}^d$ for some $d\geq 2$. $k$-means and the first algorithms for it were introduced in the 1950s. Over the last six decades, hundreds of papers have studied this problem and different algorithms have been proposed for it. The most commonly used algorithm in practice is known as Lloyd--Forgy, which is also referred to as “the” $k$-means algorithm, and various extensions of it often work very well in practice. However, they may produce solutions whose cost is arbitrarily large compared to the optimum solution. Kanungo et al. [ Comput. Geom., 28 (2004), pp. 89--112] analyzed a very simple local search heuristic to get a polynomial-time algorithm with approximation ratio $9+\epsilon$ for any fixed $\epsilon>0$ for $k$-means in Euclidean space. Finding an algorithm with a better worst-case approximation guarantee has remained one of the biggest open questions in this area, in particular, whether one can get a true polynomial-time approximation scheme (PTAS) for fixed dimension Euclidean space. We settle this problem by showing that a simple local search algorithm provides a PTAS for $k$-means for $\mathbb{R}^d$ for any fixed $d$. More precisely, for any error parameter $\epsilon>0$, the local search algorithm that considers swaps of up to $\rho=d^{O(d)}\cdot{\epsilon}^{-O(d/\epsilon)}$ centers at a time will produce a solution using exactly $k$ centers whose cost is at most a $(1+\epsilon)$-factor greater than the optimum solution. Although the algorithm is not practical due to the large polynomial running time, it settles the approximability of this important problem. Our analysis extends very easily to the more general settings where we want to minimize the sum of $q$th powers of the distances between data points and their cluster centers (instead of sum of squares of distances as in $k$-means) for any fixed $q\geq 1$ and where the metric may not be Euclidean but still has fixed doubling dimension. Finally, our techniques also extend to other classic clustering problems. We provide the first demonstration that local search yields a PTAS for uncapacitated facility location and the generalization of $k$-median to the setting with nonuniform opening costs in doubling metrics.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,017
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,011
Score d'incertitude au seuil0,037

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,017
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0020,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,002
Bibliométrie0,0020,002
Études des sciences et des technologies0,0020,002
Communication savante0,0030,005
Science ouverte0,0030,005
Intégrité de la recherche0,0030,004
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0110,005

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,065
Tête enseignante GPT0,300
Écart entre enseignants0,235 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations45
Publié2016
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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