In this thesis, we address problems from two topics of applied mathematics: linear integer programming and polyhedral computation. Linear integer programming concerns solving optimisation problems to maximise a linear cost function over the set of integer points in a polyhedron. Polyhedral computation is concerned with algorithms for computing different properties of convex polyhedra. First, we explore the theory and computation of Gröbner bases and Markov bases for linear integer programming. Second, we investigate and improve an algorithm from polyhedral computation that converts between different representations of cones and
polyhedra.
A Markov basis is a set of integer vectors such that we can move between any two feasible solutions of an integer program by adding or subtracting vectors in the Markov basis while never moving outside the set of feasible solutions. Markov bases are mainly used in algebraic statistics for sampling from a set of feasible solutions. The major contribution of this thesis is a fast algorithm for computing Markov bases, which we used to solve a previously intractable computational challenge.
Gröbner basis methods are exact local search approaches for solving integer programs. We present a Gröbner basis approach that can use the structure of an integer program in order to solve it more efficiently. Gröbner basis methods are interesting mainly from a purely theoretical viewpoint, but they are also interesting because they may provide insight into why some classes of integer programs are difficult to solve using standard techniques and because someday they may be able to solve these difficult problems.
Computing the properties of convex polyhedra is useful for solving problems within different areas of mathematics such as linear programming, integer programming, combinatorial optimisation, and computational geometry. We investigate and improve an algorithm for converting between a generator representation of a cone or polyhedron and a constraint representation of the cone or polyhedron and vice versa. This algorithm can be extended to compute circuits of matrices, which are used in computational biology for metabolic pathway analysis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:BICfB/oai:ucl.ac.be:ETDUCL:BelnUcetd-06222007-144602 |
| Date | 25 June 2007 |
| Creators | Malkin, Peter |
| Publisher | Universite catholique de Louvain |
| Source Sets | Bibliothèque interuniversitaire de la Communauté française de Belgique |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | text |
| Format | application/pdf |
| Source | http://edoc.bib.ucl.ac.be:81/ETD-db/collection/available/BelnUcetd-06222007-144602/ |
| Rights | unrestricted, J'accepte que le texte de la thèse (ci-après l'oeuvre), sous réserve des parties couvertes par la confidentialité, soit publié dans le recueil électronique des thèses UCL. A cette fin, je donne licence à l'UCL : - le droit de fixer et de reproduire l'oeuvre sur support électronique : logiciel ETD/db - le droit de communiquer l'oeuvre au public Cette licence, gratuite et non exclusive, est valable pour toute la durée de la propriété littéraire et artistique, y compris ses éventuelles prolongations, et pour le monde entier. Je conserve tous les autres droits pour la reproduction et la communication de la thèse, ainsi que le droit de l'utiliser dans de futurs travaux. Je certifie avoir obtenu, conformément à la législation sur le droit d'auteur et aux exigences du droit à l'image, toutes les autorisations nécessaires à la reproduction dans ma thèse d'images, de textes, et/ou de toute oeuvre protégés par le droit d'auteur, et avoir obtenu les autorisations nécessaires à leur communication à des tiers. Au cas où un tiers est titulaire d'un droit de propriété intellectuelle sur tout ou partie de ma thèse, je certifie avoir obtenu son autorisation écrite pour l'exercice des droits mentionnés ci-dessus. |
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