呈前一講,我們對有限制的 WSC 問題有 $l$-approx. algorithm,但可能並不是太好(比方說 $l=|U|$ 之類),於是我們嘗試引進一些隨機性,雖然犧牲了 deterministic 的 approx. ratio ,有時候甚至會得到更爛的結果(甚至不滿足 constraint @@),但可以證明在大部分時候,都可以得到一個還不錯 (approx. ratio ISN'T too bad)的結果。
這一講會展示將問題轉化為線性規劃的 form (但可能是 ILP),利用 LP solver 得到解,做 LP relaxation 並證明這個解不會太差 (approx. ratio 不太大)。
**Definition:**
A linear programming is a problem of maximizing or minimizing a linear
multivariate function subject to some linear constraints
從前兩講關於分配 (在一堆物品中,決定哪些是要拿的一群,哪些不拿) 的最佳化問題中,我們延伸出新的問題,Bin Packing Problem。不同於在 Knapsack Problem 中,我們只有一個箱子(可以想成你聘了一個工人搬一個箱子);在Bin Packing 問題中,要取走所有寶物(所有寶物的重量都小於 1 單位),而你需要聘請一些工人來搬,但今天每個工人都只帶了一個負重為 1 單位的箱子,該如何分配這些寶物(雖說是寶物,但其實我們不care價值惹),使得需帶的箱子(聘請的工人)為最少?
簡單的 formulation 如下:
Subset Sum Problem 與 Knapsack Problem 相同,也是一個 NPC 問題(可以想成 Knapsack Problem weight 均為 1 的特例)。而在 Knapsack Problem 中,我們發展出等差 的rounding 技巧,犧牲精確度去換取更低的時間複雜度,而這一講中,將利用等比的方式去做 rounding 。
背包問題為一個典型的最佳化問題,想像你來到了一個寶庫,裡頭有一些寶物,都有各自的價值和重量,但你只帶了一個背包(而且負重還有限制),要怎麼取寶物才能在背得走的前提下,帶走價值總和儘可能高的寶物們呢?
這裡我們考慮最基本的 0/1 - Knapsack Problem 。簡單的 formulation 如下:
上一講利用 Myerson's Lemma 闡述了給定在「好」的 allocation rule 下,該如何定價,使得 auction 具有 DSIC property; 而這講則要說明該如何 derive 出「好」的 allocation rule。
上一講提到了怎樣的 auction 是設計者所希望看到的,有足夠的誘因使參與者做出我們希望看到的決策 (DSIC property),且此決策所造成的結果為設計者認定的 optimal ,同時又能簡單到能在多項式時間完成。接下來會提供一個更 general 的方式去設計機制,而不單單只是限定於 single-item auction 而已。
Hashing 可以想成是一種 renaming 的方式,原先的名字 (key) 可能很長,但可能的組合並不完全隨機,且數量相對整個宇集少上不少,若我們要建立一個跟宇集一樣大的 Hash Table 並不符合成本(且大部份 slot 是空的),所以想透由 Hashing 的方式,重新命名 key’ ,並依據 key’ 將資料放到 size 跟資料個數差不多的 Hash Table 中。
Lecture1 提到了我們需要透由好的 mechanism,使得 agent 與 designer 的 incentive 彼此 aligned。這講從最簡單的 Single-item Auction 開始,探討該如何設計合理的 mechanism。