Great Theoretical Ideas In Computer Science

Σχετικά έγγραφα
Το πρόβλημα του σταθερού γάμου

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Κεφάλαιο 1. Εισαγωγή: Ευσταθές Ταίριασμα και άλλα Αντιπροσωπευτικά Προβλήματα. Έκδοση 1.5, 30/10/2014

Σχεδίαση και Ανάλυση Αλγορίθμων

Ευσταθές ταίριασμα. (υλικό βασισμένο στο βιβλίο. Slides by Kevin Wayne. Copyright 2005 Pearson-Addison Wesley. All rights reserved.

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 4η

Stable Matching. Παύλος Εφραιμίδης, Λέκτορας

1.1 Ένα πρώτο πρόβληµα: Ευσταθές Ταίριασµα

Θεωρία Γραφημάτων 6η Διάλεξη

Κεφάλαιο 1. Εισαγωγή: Κάποια Αντιπροσωπευτικά Προβλήµατα. Έκδοση 1.3, 29/02/2012. Χρησιµοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ Ενότητα 10

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Θεωρία Γραφημάτων 9η Διάλεξη

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 8η

Προβλήματα, αλγόριθμοι, ψευδοκώδικας

ΗΥ118: Διακριτά Μαθηματικά - Εαρινό Εξάμηνο 2017 Τελική Εξέταση Ιουνίου - Τετάρτη, 14/06/2017 ΛΥΣΕΙΣ

Αλγόριθμοι για αυτόματα

Τομές Γραφήματος. Γράφημα (μη κατευθυνόμενο) Συνάρτηση βάρους ακμών. Τομή : Διαμέριση του συνόλου των κόμβων σε δύο μη κενά σύνολα

Αλγόριθμοι Ταξινόμησης Μέρος 4

Αλγόριθμοι και Πολυπλοκότητα

Ψευδοκώδικας. November 7, 2011

ΕΠΛ 211: Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητας. Διάλεξη 2: Μαθηματικό Υπόβαθρο

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΔΙΟΙΚΗΤΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ

Μαθηματικά: Αριθμητική και Άλγεβρα. Μάθημα 3 ο, Τμήμα Α. Τρόποι απόδειξης

Αλγόριθμοι και Πολυπλοκότητα

Ειδικά θέματα Αλγορίθμων και Δομών Δεδομένων (ΠΛΕ073) Απαντήσεις 1 ου Σετ Ασκήσεων

Επισκόπηση του Αλγορίθμου Gale-Shapley για το πρόβλημα σταθερού γάμου 1 / 10

Διακριτά Μαθηματικά. Άγγελος Κιαγιάς. aggelos. Τμήμα Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών. π.

Το Πρόβλημα της Πινακοθήκης (The Art Gallery Problem)

Σημειώσεις Λογικής I. Εαρινό Εξάμηνο Καθηγητής: Λ. Κυρούσης

Αλγόριθμοι. Μάρθα Σιδέρη. ιαδικαστικά: ύο πρόοδοι 31 Μαρτίου, 18 Μαΐου 7-9μμ 20% η μία, ύο Προγραμματιστικές 1 προσθετικό βαθμό η μία.

Το Πρόβληµα Οµοφωνίας Σύγχρονα Συστήµατα Μεταβίβασης Μηνύµατος Μοντέλο Κατάρρευσης (crash model) Οι διεργασίες µπορούν να σταµατούν να εκτελούνται σε

Θεωρία Γραφημάτων 10η Διάλεξη

9. Συστολικές Συστοιχίες Επεξεργαστών

Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητα Μαθηματικό Υπόβαθρο

Ποσοτικές Μέθοδοι στη Διοίκηση Επιχειρήσεων ΙΙ Σύνολο- Περιεχόμενο Μαθήματος

Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητα Αναγωγές

Κεφάλαιο 5. Το Συμπτωτικό Πολυώνυμο

Κάνοντας ακριβέστερες μετρήσεις με την βοήθεια των Μαθηματικών. Ν. Παναγιωτίδης, Υπεύθυνος ΕΚΦΕ Ν. Ιωαννίνων

6.5. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΕΥΝΩΝ ΣΤΟΥΣ ΚΑΤ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥΣ ΤΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΤΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΤΗΣ ΦΥΣΗΣ ΚΑΙ ΤΗΣ ΖΩΗΣ

Initialize each person to be free. while (some man is free and hasn't proposed to every woman) { Choose such a man m w = 1 st woman on m's list to

Διακριτά Μαθηματικά. Απαρίθμηση: Εισαγωγικά στοιχεία Αρχή του Περιστεριώνα

Ταιριάσματα. Γράφημα. Ταίριασμα (matching) τέτοιο ώστε κάθε κορυφή να εμφανίζεται σε το πολύ μια ακμή του

Αλγόριθμοι. Μάρθα Σιδέρη. epl333 lect

Ο Άνσελμος για την ύπαρξη του Θεού (Monologion κεφ. 1)

Το Πρόβλημα της Πινακοθήκης (The Art Gallery Problem)

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

Διακριτά Μαθηματικά. Απαρίθμηση. Βασικές τεχνικές απαρίθμησης Αρχή Περιστεριώνα

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

Σχεδίαση & Ανάλυση Αλγορίθμων

HY380 Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα Hard Problems

ΕΝΑΣ ΔΙΚΡΙΤΗΡΙΟΣ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ SIMPLEX

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

Διάλεξη 17: Συμφωνία με Βυζαντινά Σφάλματα. ΕΠΛ 432: Κατανεμημένοι Αλγόριθμοι

Αλγόριθµοι Οπισθοδρόµησης

ΑΝΑΛΥΣΗ 1 ΔΕΚΑΤΟ ΠΕΜΠΤΟ ΜΑΘΗΜΑ, Μ. Παπαδημητράκης.

Θεωρία Υπολογισμού Άρτιοι ΑΜ. Διδάσκων: Σταύρος Κολλιόπουλος. eclass.di.uoa.gr. Περιγραφή μαθήματος

Θεωρία Υπολογισμού Αρτιοι ΑΜ Διδάσκων: Σταύρος Κολλιόπουλος eclass.di.uoa.gr

Απαρίθμηση: Εισαγωγικά στοιχεία

Το Πρόβληµα Οµοφωνίας Σύγχρονα Συστήµατα Μεταβίβασης Μηνύµατος Μοντέλο Κατάρρευσης (crash model) Οι διεργασίες µπορούν να σταµατούν να εκτελούνται σε

Το πρόβλημα μονοδρόμησης (The One-Way Street Problem)

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 8η

Περιεχόμενα 1 Πρωτοβάθμια Λογική Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά και Πληροφορικής Μαθηματικά Πανεπιστήμιο ΙΙ Ιωαννίνων ) / 60

Εντολές της LOGO (MicroWorlds Pro)

2ο ΓΕΛ ΑΓ.ΔΗΜΗΤΡΙΟΥ ΑΕΠΠ ΘΕΟΔΟΣΙΟΥ ΔΙΟΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΤΑ ΠΑΡΑΚΑΤΩ

x < y ή x = y ή y < x.

Σειρά Προβλημάτων 5 Λύσεις

5. Απλή Ταξινόμηση. ομές εδομένων. Χρήστος ουλκερίδης. Πανεπιστήμιο Πειραιώς Σχολή Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων

ΕΠΛ 211: Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητας. Διάλεξη 16: Αναγωγές

Πανεπιστήμιο Πειραιώς Τμήμα Πληροφορικής Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών «Προηγμένα Συστήματα Πληροφορικής»

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Διαχείριση Έργων Πληροφορικής

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ - ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Θεωρία Παιγνίων και Αποφάσεων Διδάσκων: Ε. Μαρκάκης, Εαρινό εξάμηνο 2015

ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ Γλώσσες & Τεχνικές 4 ο Εξάμηνο. - Ενότητα 1 - Δημοσθένης Σταμάτης

Άσκηση 1. Ψευδοκώδικας Kruskal. Παρακάτω βλέπουμε την εφαρμογή του στο παρακάτω συνδεδεμένο γράφημα.

Ανάλυση Χρόνου, Πόρων & Κόστους

Μαθηματικά Πληροφορικής

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

Το Πρόβληµα Οµοφωνίας Σύγχρονα Συστήµατα Μεταβίβασης Μηνύµατος Μοντέλο Κατάρρευσης (crash model) Οι διεργασίες µπορούν να σταµατούν να εκτελούνται σε

2 ) d i = 2e 28, i=1. a b c

Διδάσκων: Κωνσταντίνος Κώστα Διαφάνειες: Δημήτρης Ζεϊναλιπούρ

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

Πληρότητα της μεθόδου επίλυσης

Στοιχεία Προτασιακής Λογικής

Σύνθεση Data Path. ιασύνδεσης. Μονάδες. Αριθµό Μονάδων. Τύπο Μονάδων. Unit Selection Unit Binding. λειτουργιών σε. Μονάδες. Αντιστοίχιση µεταβλητών &

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ, ΜΕΤΑΘΕΣΕΙΣ, ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΙ

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

Αριθμητική εύρεση ριζών μη γραμμικών εξισώσεων

Θεωρία και Αλγόριθμοι Γράφων

f(t) = (1 t)a + tb. f(n) =

ΑΔΙΕΞΟΔΑ. Λειτουργικά Συστήματα Ι. Διδάσκων: Καθ. Κ. Λαμπρινουδάκης ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

Notes. Notes. Notes. Notes. A B C x y z y z x z x y

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Πληροφορική 2. Αλγόριθμοι

ΗΥ180: Λογική Διδάσκων: Δημήτρης Πλεξουσάκης. Φροντιστήριο 8 Επίλυση για Horn Clauses Λογικός Προγραμματισμός Τετάρτη 9 Μαΐου 2012

Τεχνητή Νοημοσύνη. 4η διάλεξη ( ) Ίων Ανδρουτσόπουλος.

Transcript:

Steven Rudich Lecture 17 Great Theoretical Ideas In Computer Science Mar 14, 2003 CS 15-251 Spring 2003 Carnegie Mellon University Tα Μαθηματικά των Γνωριμιών του 1950: ποιος κερδίζει στη μάχη των φύλων;

WARNING: This lecture contains mathematical content that may be shocking to some students.

3,2,5,1,4 1,2,5,3,4 4,3,2,1,5 1,3,4,2,5 1,2,4,5,3 1 2 3 4 1 2 3 4 3,5,2,1,4 5,2,1,4,3 4,3,5,1,2 1,2,3,4,5 2,3,4,1,5 5 5

Σενάριο εύρεσης συντρόφου Υπάρχουν n αγόρια και n κορίτσια Κάθε κορίτσι διατηρεί λίστα προτίμησης για όλα τα αγόρια Κάθε αγόρι διατηρεί λίστα προτίμησης για όλα τα κορίτσια Στις λίστες υπάρχει 1 στοιχείο σε κάθε θέση Ερώτηση: Πώς κάνουμε το ταίριασμα; Με βάση ποια κριτήρια;

3,2,5,1,4 1,2,5,3,4 4,3,2,1,5 1,3,4,2,5 1,2,4,5,3 1 2 3 4 1 2 3 4 3,5,2,1,4 5,2,1,4,3 4,3,5,1,2 1,2,3,4,5 2,3,4,1,5 5 5

Αρκετά στοιχεία δίνουν ένα καλό ταίριασμα Μεγιστοποίηση της συνολικής ικανοποίησης Hong Kong και σε μεγάλο βαθμό United States Μεγιστοποίηση της ελάχιστης ικανοποίησης Δυτική Ευρώπη Ελαχιστοποίηση της μέγιστης διαφοράς στην κατάταξη των συντρόφων Σουηδία Μεγιστοποίηση του πλήθους των ατόμων που λαμβάνουν την πρώτη τους επιλογή Barbie και Ken Land

Δεν θα λάβουμε υπόψιν το τι είναι δίκαιο!

Παράνομα ζεύγη Υποθέστε ότι ταιριάζουμε όλα τα αγόρια και τα κορίτσια. Υποθέστε ότι κάποιο αγόρι και κάποιο κορίτσι θέλουν να είναι μαζί και όχι με τους συντρόφους που έλαβαν. Αυτοί αποτελούν ένα παράνομο ζεύγος.

Γιατί να είμαστε με αυτούς όταν μπορούμε να είμαστε μαζί;

Σταθερά ταιριάσματα Ένα ταίριασμα αγοριών-κοριτσιών καλείται σταθερό αν δεν περιέχει παράνομα ζεύγη. 3,2,5,1,4 1,2,5,3,4 4,3,2,1,5 1,3,4,2,5 1,2,4,5,3 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 3,5,2,1,4 5,2,1,4,3 4,3,5,1,2 1,2,3,4,5 2,3,4,1,5

Τι σημασία έχει η δικαιοσύνη αν δεν υπάρχει σταθερότητα; Κάθε λίστα κριτηρίων για καλά ταιριάσματα πρέπει να περιλαμβάνει τη σταθερότητα (stability) stability).. (Ένα( ταίριασμα είναι καταδικασμένο αν περιέχει παράνομο ζεύγος.) Κάθε λογική λίστα κριτηρίων πρέπει να περιέχει ως κριτήριο τη σταθερότητα.

Κοινωνική και πολιτική σοφία του Steven Rudich: H βιωσιμότητα αποτελεί προϋπόθεση για δίκαιη πολιτική.

Η μελέτη της σταθερότητας αποτελεί αντικείμενο της διάλεξης. Στη συνέχεια: Θα αναλύσουμε διάφορες μαθηματικές ιδιότητες ενός αλγορίθμου που μοιάζει με το πώς γινόταν η εύρεση συντρόφων το 1950 Θα ανακαλύψουμε τη γυμνή μαθηματική αλήθεια σχετικά με το ποιο φύλο διατηρεί τη ρομαντική πλευρά Θα δούμε πώς λειτουργεί η πιο επιτυχημένη παγκοσμίως υπηρεσία γνωριμιών

Δεδομένου ενός συνόλου λιστών προτιμήσεων, πώς βρίσκουμε ένα σταθερό ταίριασμα;

Δεδομένου ενός συνόλου λιστών προτιμήσεων, πώς βρίσκουμε ένα σταθερό ταίριασμα; Ένα λεπτό! Δεν γνωρίζουμε καν αν υπάρχει τέτοιο ταίριασμα!

Δεδομένου ενός συνόλου λιστών προτιμήσεων, πώς βρίσκουμε ένα σταθερό ταίριασμα; Πώς μπορούμε να τροποποιήσουμε την ερώτηση που θέσαμε;

Καλύτερες ερωτήσεις: Περιέχει κάθε σύνολο λιστών κριτηρίων κάποιο σταθερό ταίριασμα; Υπάρχει γρήγορος αλγόριθμος που, δεδομένου οποιουδήποτε συνόλου λιστών προτιμήσεων, να υπολογίζει ένα σταθερό ταίριασμα, εφόσον υπάρχει;

Σκεφτείτε την εξής ερώτηση: Περιέχει κάθε σύνολο λιστών κριτηρίων κάποιο σταθερό ταίριασμα;

Ιδέα: Επίτρεψε στα ζεύγη να χωρίζουν και να ξαναφτιάχνονται έως ότου γίνουν σταθερά.

Μπορούμε να επιχειρηματολογήσουμε για το ότι τα ζεύγη δεν θα χωρίζουν και θα ξαναφτιάχνονται ες αεί;

2,3,4 Μια παραλλαγή: bisexual dating 3,1,4 1 2 1,2,4 *,*,* 3 4

2,3,4 Μια παραλλαγή: bisexual dating 3,1,4 1 2 1,2,4 *,*,* 3 4

2,3,4 Μια παραλλαγή: bisexual dating 3,1,4 1 2 1,2,4 *,*,* 3 4

2,3,4 Μια παραλλαγή: bisexual dating 3,1,4 1 2 1,2,4 *,*,* 3 4

2,3,4 Ασταθείς συγκάτοικοι σε ατέρμονη κίνηση. 3,1,4 1 2 1,2,4 *,*,* 3 4

Διαίσθηση Κάθε απόδειξη για το ότι ετερόφυλα ζεύγη δεν χωρίζουν και ξαναφτιάχνοται συνεχώς πρέπει να περιέχει κάποιο βήμα που αποτυγχάνει στην bisexual περίπτωση

Διαίσθηση Αν έχουμε ιδέα για απόδειξη που δουλεύει εξίσου καλά στην ετερόφυλη εκδοχή και στην bisexual εκδοχή, τότε η ιδέα αυτή δεν είναι κατάλληλη για να συμπεράνουμε ότι τα ζεύγη τελικά σταματούν να μεταβάλλονται

Ο παραδοσιακός Marriage Algorithm

Ο παραδοσιακός Marriage Algorithm Ενδιαφερόμενοι άντρες Γυναίκα Σκοινί

Ο παραδοσιακός Marriage Algorithm Κάθε μέρα που κάποιο αγόρι λαμβάνει ένα Όχι : Πρωί Κάθε κορίτσι κάθεται στο μπαλκόνι της Κάθε αγόρι προτείνει κάτω από το μπαλκόνι του κοριτσιού που προτιμάει περισσότερο και παραμένει στη λίστα του Απόγευμα (για τα κορίτσια για τα οποία ενδιαφέρεται τουλάχιστον ένα αγόρι) Στο καλύτερο αγόρι που ενδιαφέρθηκε σήμερα: Ίσως, ξαναπέρνα αύριο Στα υπόλοιπα αγόρια: Όχι, δεν σε θέλω Βράδυ Κάθε αγόρι που απορρίφθηκε διαγράφει το κορίτσι από τη λίστα προτιμήσεών του Κάθε κορίτσι μένει με το αγόρι που του είπε ίσως

Ο παραδοσιακός Marriage Algorithm πάντα παράγει σταθερό ταίριασμα;

Ο παραδοσιακός Marriage Algorithm πάντα παράγει σταθερό ταίριασμα; Ένα λεπτό! Υπάρχει βασικότερη ερώτηση!

Ο παραδοσιακός Marriage Algorithm τερματίζει πάντα; Μπορεί να υπάρξει περίπτωση για την οποία ο αλγόριθμος δεν καθορίζει τι πρέπει να γίνει (core dump error) Μπορεί να συνεχίσει να εκτελείται για άπειρο αριθμό ημερών

Ο παραδοσιακός Marriage Algorithm Κάθε μέρα που κάποιο αγόρι λαμβάνει ένα Όχι : Πρωί Κάθε κορίτσι κάθεται στο μπαλκόνι της Κάθε αγόρι προτείνει κάτω από το μπαλκόνι του κοριτσιού που προτιμάει περισσότερο και παραμένει στη λίστα του Απόγευμα (για τα κορίτσια για τα οποία ενδιαφέρεται τουλάχιστον ένα αγόρι) Στο καλύτερο αγόρι που ενδιαφέρθηκε σήμερα: Ίσως, ξαναπέρνα αύριο Στα υπόλοιπα αγόρια: Όχι, δεν σε θέλω Βράδυ Κάθε αγόρι που απορρίφθηκε διαγράφει το κορίτσι από τη λίστα προτιμήσεών του Κάθε κορίτσι μένει με το αγόρι που του είπε ίσως

Λήμμα Βελτίωσης: Αν ένα κορίτσι έχει δεσμεύσει κάποιο αγόρι, τότε το κορίτσι πάντα θα έχει δεσμευμένο κάποιο αγόρι τουλάχιστον τόσο καλό όσο αυτό που δέσμευσε. Θα απέρριπτε το αγόρι που ήδη έχει δεσμεύσει για να πει ίσως σε κάποιο καλύτερο αγόρι Θα απέρριπτε το καλύτερο αγόρι για κάποιο ακόμα καλύτερο Θα απέρριπτε το ακόμα καλύτερο αγόρι για κάποιο ακόμα καλύτερο κοκ............. Άτυπη Επαγωγή

Λήμμα Βελτίωσης: Αν ένα κορίτσι έχει δεσμεύσει κάποιο αγόρι, τότε το κορίτσι πάντα θα έχει δεσμευμένο κάποιο αγόρι τουλάχιστον τόσο καλό όσο αυτό που δέσμευσε. ΑΠΟΔΕΙΞΗ: Έστω q η ημέρα που το κορίτσι δέσμευσε για πρώτη φορά το αγόρι b. Αν δεν ισχύει το Λήμμα, θα πρέπει να υπάρχει μικρότερο k τέτοιο ώστε το κορίτσι δέσμευσε κάποιο αγόρι b * κατώτερο του b κατά την ημέρα q+k. Όμως μία ημέρα νωρίτερα, είχε δεσμεύει κάποιο αγόρι τουλάχιστον τόσο καλό όσο το b. Επομένως, κάποιο αγόρι καλύτερο από το b * επέστρεψε την επόμενη ημέρα. Το κορίτσι θα διαλέξει το καλύτερο αγόρι οπότε δημιουργείται αντίφαση για το ότι δέσμευσε κάποιο αγόρι χειρότερο από το b την ημέρα q+k. Τυπική Επαγωγή

Συμπέρασμα: Κάθε κορίτσι θα δεσμευτεί με το αγόρι που προτιμάει περισσότερο από αυτά που την διεκδίκησαν κατά την εκτέλεση του TMA

Λήμμα: Κανένα αγόρι δεν μπορεί να απορριφθεί από όλα τα κορίτσια Απόδειξη με εις άτοπον απαγωγή. Έστω αγόρι b που απορρίφθηκε από όλα τα κορίτσια. Τότε: Κάθε κορίτσι πρέπει να έχει κάποιο αγόρι διαφορετικό του b (με βάση το Λήμμα Βελτίωσης, αφότου κάποιο κορίτσι δεσμεύσει κάποιο αγόρι πάντα θα έχει τουλάχιστον ένα αγόρι) Τα n κορίτσια έχουν δεσμεύσει n αγόρια, και το b δεν είναι ανάμεσα σε αυτά. Επομένως, υπάρχουν τουλάχιστον n+1 αγόρια Άτοπο

Θεώρημα: Ο παραδοσιακός Marriage Algorithm (TMA) τερματίζει πάντα σε το πολύ n 2 ημέρες Η βασική λίστα όλων των n αγοριών περιέχει αρχικά n X n = n 2 κορίτσια. Κάθε ημέρα που τουλάχιστον ένα αγόρι λαμβάνει ένα Όχι, τουλάχιστον ένα κορίτσι διαγράφεται από τη βασική λίστα Επομένως, ο αριθμός των ημερών φράσσεται από το αρχικό μέγεθος της βασικής λίστας Επιπλέον, αφού κάθε λίστα ποτέ δεν μειώνεται κάτω από 1, ο αριθμός των ημερών φράσσεται από την ποσότητα n(n-1) = n 2.

Άψογα! Γνωρίζουμε ότι ο TMA τερματίζει και παράγει ταίριασμα. Είναι το ταίριασμα σταθερό;

Θεώρημα: Έστω T το ταίριασμα που παράγεται από τον TMA. Το T είναι σταθερό. g b g *

Θεώρημα: Έστω T το ταίριασμα που παράγεται από τον TMA. Το T είναι σταθερό. Σας απέρριψα όταν ήρθατε στο μπαλκόνι μου, τώρα έχω καλύτερο αγόρι. g b g *

Θεώρημα: Έστω T το ταίριασμα που παράγεται από τον TMA. Το T είναι σταθερό. Έστω b και g αυθαίρετο ζευγάρι στο T. Υποθέστε ότι το b προτιμάει το g * από το g. Θα δείξουμε ότι το g * προτιμάει το αγόρι της από το b. Κατά την εκτέλεση του TMA, το b διεκδίκησε τη g * πριν διεκδικήσει τη g. Επομένως, κάποια στιγμή η g * απέρριψε το b για κάποιο αγόρι που προτιμούσε. Με βάση το Λήμμα Βελτίωσης, το αγόρι με το οποίο κατέληξε το προτιμούσε επίσης σε σύγκριση με το b. Άρα, κάθε αγόρι θα απορριφθεί από κάθε κορίτσι που προτιμάει από αυτό με το οποίο έμεινε τελικά. Το T είναι σταθερό.

Γκάλοπ Ποιοι έχουν καλύτερα αποτελέσματα στις παραδοσιακές γνωριμίες, τα αγόρια ή τα κορίτσια;

Ξεχάστε τον TMA για λίγο Πώς θα ορίζαμε αυτό που εννοούμε όταν λέμε το βέλτιστο κορίτσι για κάποιο αγόρι b? Ελαττωματική Απόπειρα: Το κορίτσι στην κορυφή της λίστας του b

To Βέλτιστο Κορίτσι Για ένα αγόρι το βέλτιστο κορίτσι είναι αυτό που βρίσκεται ψηλότερα στη λίστα προτίμησης του αγοριού και ανατίθεται στο αγόρι σε κάποιο σταθερό ταίριασμα. Είναι το καλύτερο κορίτσι που μπορεί θεωρητικά να πάρει σε ένα σταθερό κόσμο. Πιθανώς, να είναι καλύτερη από το κορίτσι που θα του ανατεθεί στο σταθερό ταίριασμα που παράγεται από τον TMA.

Το Χείριστο Κορίτσι Για ένα αγόρι το χείριστο κορίτσι είναι αυτό που βρίσκεται χαμηλότερα στη λίστα προτίμησης του αγοριού και ανατίθεται στο αγόρι σε κάποιο σταθερό ταίριασμα. Είναι το χειρότερο κορίτσι που μπορεί θεωρητικά να πάρει σε ένα σταθερό κόσμο.

Ο Παράδεισος και η Κόλαση των γνωριμιών Ένα ταίριασμα είναι βέλτιστο για τα αγόρια (male- optimal) αν κάθε αγόρι λαμβάνει τη βέλτιστη σύντροφο. Είναι ο καλύτερος από όλους τους σταθερούς κόσμους για όλα τα αγόρια ταυτόχρονα. Ένα ταίριασμα είναι χείριστο για τα αγόρια (male- pessimal) αν κάθε αγόρι λαμβάνει τη χείριστη σύντροφο. Είναι ο χειρότερος από όλους τους σταθερούς κόσμους για όλα τα αγόρια ταυτόχρονα.

Ο Παράδεισος και η Κόλαση των γνωριμιών Ένα ταίριασμα είναι βέλτιστο για τα αγόρια (male- optimal) αν κάθε αγόρι λαμβάνει τη βέλτιστη σύντροφο. Επομένως, το ταίριασμα αναθέτει ταυτόχρονα σε κάθε αγόρι τη βέλτιστη σύντροφο. Ένα male-optimal ταίριασμα είναι πάντα σταθερό;

Ο Παράδεισος και η Κόλαση των γνωριμιών Ένα ταίριασμα είναι βέλτιστο για τα κορίτσια (female-optimal) αν κάθε κορίτσι λαμβάνει το βέλτιστο σύντροφο. Είναι ο καλύτερος από όλους τους σταθερούς κόσμους για όλα τα κορίτσια ταυτόχρονα. Ένα ταίριασμα είναι χείριστο για τα κορίτσια (female-pessimal pessimal) αν κάθε κορίτσι λαμβάνει το χείριστο σύντροφο. Είναι ο χειρότερος από όλους τους σταθερούς κόσμους για όλα τα κορίτσια ταυτόχρονα.

Η γυμνή μαθηματική αλήθεια! Ο Traditional Marriage Algorithm πάντα παράγει male-optimal optimal, female- pessimal ταιριάσματα.

Θεώρημα: ο TMA παράγει male-optimal ταιριάσματα Υποθέστε, αντίθετα, ότι κάποιο αγόρι απορρίπτεται από το βέλτιστο κορίτσι του κατά τον TMA. Έστω t η νωρίτερη χρονική στιγμή που συμβαίνει αυτό. Συγκεκριμένα, τη χρονική στιγμή t, κάποιο αγόρι b απορρίφθηκε από το βέλτιστο κορίτσι του g γιατί αυτή είπε ίσως σε κάποιο αγόρι b * που προτιμούσε. Από τον ορισμό του t, το αγόρι b * δεν είχε ακόμα απορριφθεί από το δικό του βέλτιστο κορίτσι. Επομένως, το αγόρι b * προτιμάει τη g τουλάχιστον όσο και το βέλτιστο κορίτσι του.

Κάποιο αγόρι b απορρίφθηκε από το βέλτιστο κορίτσι του g γιατί αυτή είπε ίσως σε κάποιο άλλο αγόρι b * που προτιμούσε περισσότερο. Το αγόρι b* προτιμάει τη g τουλάχιστον όσο και το βέλτιστο κορίτσι του. Πρέπει να υπάρχει κάποιο σταθερό ταίριασμα S στο οποίο το αγόρι b και το κορίτσι g είναι ζευγάρι. Το αγόρι b* προτιμάει τη g περισσότερο από τη σύντροφό του στο S H g είναι εξίσου καλή με τη βέλτιστη προτίμησή του και δεν την έχει στο σταθερό ταίριασμα S Το κορίτσι g προτιμάει το b* περισσότερο από το σύντροφό της στο S Ο b είναι σύντροφός της στο S και τον απορρίπτει για τον b * στον TMA

Κάποιο αγόρι b απορρίφθηκε από το βέλτιστο κορίτσι του g γιατί αυτή είπε ίσως σε κάποιο άλλο αγόρι b * που προτιμούσε περισσότερο. Το αγόρι b* προτιμάει τη g τουλάχιστον όσο και το βέλτιστο κορίτσι του. Πρέπει να υπάρχει κάποιο σταθερό ταίριασμα S στο οποίο το αγόρι b και το κορίτσι g είναι ζευγάρι. Το αγόρι b* προτιμάει τη g περισσότερο από τη σύντροφό του στο S H g είναι εξίσου καλή με τη βέλτιστη προτίμησή του και δεν την έχει στο σταθερό ταίριασμα S Το κορίτσι g προτιμάει το b* περισσότερο από το σύντροφό της στο S Ο b είναι σύντροφός της στο S και τον απορρίπτει για τον b * στον TMA Αντίφαση για τη σταθερότητα του S.

Ποια τεχνική απόδειξης χρησιμοποιήσαμε μόλις;

Ποια τεχνική απόδειξης χρησιμοποιήσαμε μόλις;

Θεώρημα: Το TMA ταίριασμα,, T, είναι female-pessimal pessimal. Γνωρίζουμε ότι είναι male-optimal. Υποθέστε ότι υπάρχει σταθερό ταίριασμα S όπου κάποιο κορίτσι g τα πάει χειρότερα από ό,τι στο T. Έστω b ο σύντροφός της στο T. Έστω b * ο σύντροφός της στο S. Από την υπόθεση, η g προτιμάει τον b σε σχέση με το σύντροφό της στο S Ο b προτιμάει τη g σε σχέση με τη σύντροφό του στο S Γνωρίζουμε ήδη ότι η g είναι το βέλτιστο κορίτσι του Επομένως, το S δεν είναι σταθερό. Άτοπο

Συμβουλή στα κορίτσια Μάθετε να κάνετε την πρώτη κίνηση.

Η μεγαλύτερη, πιο επιτυχημένη υπηρεσία γνωριμιών παγκοσμίως χρησιμοποιεί έναν υπολογιστή και εκτελεί τον TMA!

The Match : Γιατροί και αγροτικά Κάθε απόφοιτος ιατρικής σχολής υποβάλλει λίστα προτιμήσεων για νοσοκομεία που επιθυμεί να κάνει το αγροτικό του Κάθε νοσοκομείο υποβάλλει λίστα προτιμήσεων για ασκούμενους Ο TMA εκτελείται (κατάλληλη επέκταση για να χειρίζεται και πολυγαμία - Mormon marriages) Στην αρχική του εκδοχή το σύστημα ήταν βέλτιστο για τα νοσοκομεία (hospital-optimal)

Ιστορικό 1900 Ιδέα να έχουν τα νοσοκομεία ασκούμενους (αγροτικούς) γιατρούς (λέγονταν ασκούμενοι ) Κατά τις επόμενες δεκαετίες Έντονος ανταγωνισμός μεταξύ νοσοκομείων λόγω ανεπαρκούς κάλυψης των ασκούμενων Κάθε νοσοκομείο υποβάλλει την προσφορά του ανεξάρτητα Η διαδικασία καταλήγει σε αγώνα δρόμου. Τα νοσοκομεία καθυστερούν ολοένα και περισσότερο την ημερομηνία οριστικοποίησης συμβάσεων

Ιστορικό 1944 Παράλογη Κατάσταση. Οι αναθέσεις γίνονται με αναμονή 2 ετών! Όλοι οι συμμετέχοντες ήταν δυσαρεστημένοι Οι ιατρικές σχολές δεν ανακοίνωναν πληροφορία για τους φοιτητές πριν κάποια λογική ημερομηνία Διορθώθηκε η κατάσταση;

Ιστορικό 1944 Παράλογη Κατάσταση. Οι αναθέσεις γίνονται με αναμονή 2 ετών! Όλοι οι συμμετέχοντες ήταν δυσαρεστημένοι Οι ιατρικές σχολές δεν ανακοίνωναν πληροφορία για τους φοιτητές πριν κάποια λογική ημερομηνία Οι προσφορές γίνονταν με λογικότερα διαστήματα αναμονής αλλά προέκυψαν νέα προβλήματα

Ιστορικό 1945-1949 1949 Ίδια επίπεδα ανταγωνισμού Τα νοσοκομεία άρχισαν να θέτουν περιορισμούς στις προσφορές τους Η αναμονή μειώνεται στις 12 ώρες Πολλά δυσαρεστημένα άτομα Μεγάλες αστάθειες που προκύπτουν από ελλιπή συνεργασία

Ιστορικό 1950 Κεντρικοποιημένο σύστημα Κάθε νοσοκομείο κατατάσσει τους ασκούμενους Κάθε ασκούμενος κατατάσσει τα νοσοκομεία Το National Resident Matching Program παράγει τις αναθέσεις (ταιριάσματα) Ουπς! Τα ταιριάσματα δεν ήταν πάντα σταθερά. Από το 1952 ο αλγόριθμος ήταν το TMA (hospitaloptimal) και επομένως τα ταιριάσματα ήταν σταθερά.

Η ιστορία επαναλαμβάνεται! NY TIMES, 17 Μαρτίου 1989 Η κάποτε ευπρεπής διαδικασία επιλογής υπαλλήλων από ομοσπονδιακούς δικαστές εκφυλίστηκε να είναι ανοιχτή προς όλους με συνέπεια κάποιοι δικαστές να αγωνίζονται για τους κορυφαίους φοιτητές νομικής... Οι δικαστές πίεζαν συνεχώς τη διαδικασία... Πρόσφεραν θέσεις εργασίας για το Φεβρουάριο του 2 ου έτους της Νομικής... Με βάση λιγότερους βαθμούς και ασαφή στοιχεία...

NY TIMES Ο νόμος της ζούγκλας βασιλεύει... O σύλλογος των Αμερικανικών Νομικών Σχολών συμφώνησε να μην επιτρέπεται εργασία πριν το Σεπτέμβριο του 3 ου έτους... Κάποιοι παρατείνουν τις προσφορές μόνο για μερικές ώρες. Ο δικαστής Winter έκανε την προσφορά του σε μια φοιτήτρια του Yale ώρα 11.35 και της έδωσε περιθώριο μέχρι το μεσημέρι για να δεχτεί... Ώρα 11.55.. απέσυρε την προσφορά του

Marry Well!

ΑΝΑΦΟΡΕΣ D. Gale and L. S. Shapley, College admissions and the stability of marriage, American Mathematical Monthly 69 (1962), 9-159 Dan Gusfield and Robert W. Irving, The Stable Marriage Problem: Structures and Algorithms,, MIT Press, 1989