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Titel: BiqBin: A Parallel Branch-and-bound Solver for Binary Quadratic Problems with Linear Constraints
Untertitel:
Kurzfassung:

We present BiqBin, an exact solver for linearly constrained binary quadratic problems. Our approach is based on an exact penalty method to first efficiently transform the original problem into an instance of Max-Cut, and then to solve the Max-Cut problem by a branch-and-bound algorithm. All the main ingredients are carefully developed using new semidefinite programming relaxations obtained by strengthening the existing relaxations with a set of hypermetric inequalities, applying the bundle method as the bounding routine and using new strategies for exploring the branch-and-bound tree.

Furthermore, an efficient C implementation of a sequential and a parallel branch-and-bound algorithm is presented. The latter is based on a load coordinator-worker scheme using MPI for multi-node parallelization and is evaluated on a high-performance computer.

The new solver is benchmarked against BiqCrunch, GUROBI, and SCIP on four families of (linearly constrained) binary quadratic problems. Numerical results demonstrate that BiqBin is a highly competitive solver. The serial version outperforms the other three solvers on the majority of the benchmark instances. We also evaluate the parallel solver and show that it has good scaling properties. The general audience can use it as an on-line service available at  http://www.biqbin.eu.

Schlagworte: Applied Mathematics, Software
Publikationstyp: Beitrag in Zeitschrift (Autorenschaft)
Erscheinungsdatum: 19.07.2022 (Online)
Erschienen in: ACM Transactions on Mathematical Software
ACM Transactions on Mathematical Software
zur Publikation
 ( Association for Computing Machinery (ACM); W. Bangerth, Z. Bai )
Titel der Serie: -
Bandnummer: 48
Heftnummer: 2
Erstveröffentlichung: Ja
Version: -
Seite: S. 1 - 31

Versionen

Keine Version vorhanden
Erscheinungsdatum: 30.06.2022
ISBN: -
ISSN: 0098-3500
Homepage: https://dl.acm.org/doi/10.1145/3514039
Erscheinungsdatum: 19.07.2022
ISBN (e-book): -
eISSN: 1557-7295
DOI: http://dx.doi.org/10.1145/3514039
Homepage: https://dl.acm.org/doi/10.1145/3514039
Open Access
  • Online verfügbar (Open Access)

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Fakultät für Technische Wissenschaften
 
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9020 Klagenfurt am Wörthersee
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https://www.aau.at/mathematik
zur Organisation
Universitätsstraße 65-67
AT - 9020  Klagenfurt am Wörthersee

Kategorisierung

Sachgebiete
  • 101016 - Optimierung
Forschungscluster Kein Forschungscluster ausgewählt
Zitationsindex
  • Science Citation Index Expanded (SCI Expanded)
Informationen zum Zitationsindex: Master Journal List
Peer Reviewed
  • Ja
Publikationsfokus
  • Science to Science (Qualitätsindikator: I)
Klassifikationsraster der zugeordneten Organisationseinheiten:
Arbeitsgruppen
  • Diskrete Mathematik und Optimierung

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