Upper and Lower Bounds on the Smoothed Complexity of the Simplex Method
本文通过新的影子界分析改进单纯形法平滑复杂度上界,并首次证明其高概率非平凡下界,辅以二维多边形近紧上界与数值实验。
2025-10-14 cs.DS
Smoothed Performance Guarantees for Local Search
我们研究了流行的局部搜索和贪心算法的调度。这些算法的性能保证是很好理解的,但最坏情况下的下限似乎有些人为的,它是值得怀疑的,如果它们出现在实际应用中。为了找出这些界限是如何强大的,我们研究的平滑分析,在这种情况下,受到一定程度的随机噪声的框架中的算法。虽然所有的调度变量与限制机器的下限是相当强大的,我们发现,不受限制的机器的界限是脆弱的。特别是,我们表明,平滑的性能保证的跳跃和词法跳跃算法(在最坏的情况下)的机器的数量无关。它们分别是Theta(phi)和Theta(log(phi)),其中1/phi是测量扰动幅度的参数。后者直接意味着无政府状态的平滑无政府代价也是Theta(log(phi)),用于在并行链路上路由游戏。此外,我们表明,对于不受限制的机器也贪婪列表调度算法有一个近似保证θ(日志(phi))。
2013-04-26 cs.DS
Small Approximate Pareto Sets for Bi-objective Shortest Paths and Other Problems
我们调查的问题,计算一个最小的解决方案,近似在指定的精度$ε$的帕累托曲线的多目标优化问题。我们表明,对于广泛的一类双目标问题(包含许多重要的广泛研究的问题,如最短路径,生成树,和许多其他),我们可以计算在多项式时间的$ε$ -帕累托集,包含最多两倍的解决方案,最小这样的一组。此外,我们表明,2的因素是紧这些问题,即,要做得更好是NP-hard。我们提出了三个或更多的目标,以及计算一个指定的数量$k$的解决方案,提供了一个很好的近似帕累托曲线的对偶问题的上限和下限。
2008-05-17 cs.DS
Smoothed Analysis of the Minimum-Mean Cycle Canceling Algorithm and the Network Simplex Algorithm
最小费用流(MCF)问题是一个基本的优化问题,有许多应用,似乎是很好理解。在过去的半个世纪里,已经开发了许多算法来解决MCF问题,这些算法在运行时间上有不同的最坏情况界限。然而,这些最坏情况的界限并不总是一个很好的指示算法的性能在实践中。网络单纯形(NS)算法在某些情况下需要指数数量的迭代,但它被认为是实践中最好的算法,在实验研究中表现最好。另一方面,最小平均循环消除(MMCC)算法是强多项式的,但在实验研究中表现不佳。为了解释这些差异在实践中的表现,我们应用平滑分析的框架。我们展示了MMCC算法的迭代次数的$O(mn^2\log(n)\log(ϕ))$的上界。这里,$n$是节点的数量,$m$是边的数量,而$ϕ$是限制边成本被扰动的程度的参数。我们还显示了一个下界的$Ω(m\log(ϕ))$的MMCC算法的迭代次数,可以加强$Ω(mn)$时,$ϕ=Θ(n^2)$。对于NS算法的迭代次数,我们给出了$Ω(m \cdot \min \{ n, ϕ\} \cdot ϕ)$的平滑下界。
2015-04-30 cs.DS
New Tools for Smoothed Analysis: Least Singular Value Bounds for Random Matrices with Dependent Entries
本文提出分层ε-网与高阶提升最小奇异值新工具,为相依随机矩阵建立下界,解决幂和分解、子空间聚类及鲁棒纠缠等先前未解的平滑分析问题。
2025-09-26 cs.DS
Statistical Query Lower Bounds for Smoothed Agnostic Learning
University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校);University of California, San Diego(加州大学圣地亚哥分校)
本文提出光滑鲁棒学习中半空间学习的统计查询下界,证明$ L_1 $-多项式回归的上界接近最优。
2026-02-24 cs.DS cs.LG stat.ML
Optimal Smoothed Analysis of the Simplex Method
Technical University of Munich(慕尼黑工业大学)
本文提出一种单纯形法,其平滑复杂度上界为 O(σ^{-1/2} d^{11/4} log(n)^{7/4}) 次枢轴步骤,并证明匹配的下界,表明该算法在噪声依赖上达到最优。
2026-05-23 cs.DS
Smoothed Analysis of the Successive Shortest Path Algorithm
最小费用流问题是组合优化中的一个经典问题,有着广泛的应用。在过去的几十年里,已经开发了几个伪多项式,多项式和强多项式算法,似乎问题和算法都很好地理解。然而,在实证研究中观察到的一些算法的运行时间与通过最坏情况分析获得的运行时间相比,不仅在数量级上,而且在相互比较时的排名上。例如,具有指数最坏情况运行时间的连续最短路径(SSP)算法似乎优于强多项式最小平均循环消除算法。为了解释这种差异,我们研究了SSP算法的平滑分析的框架,并建立了一个边界的$O(mnϕ)$的迭代次数,这意味着一个平滑的运行时间的$O(mnϕ(m + n\log n))$,其中$n$和$m$分别表示节点和边缘的数量,和$ϕ$是一个衡量的随机噪声量。这表明SSP算法的最差情况实例不稳健,在实践中不太可能遇到。此外,我们证明了一个光滑的$Ω(m ϕ\min\{n, ϕ\})$的SSP算法的迭代次数的下限,表明上界不能提高$ϕ= Ω(n)$。
2015-09-15 cs.DS
Smoothed Analysis of Online Metric Problems
本文用平滑分析研究 $k$-server、$k$-taxi 和追逐 $k$ 集合问题,通过归约为有限度量上的对抗实例,得到 polylog$(k/σ)$ 竞争比及匹配下界。
2025-07-23 cs.DS
Smoothed Analysis of the 2-Opt Heuristic for the TSP under Gaussian Noise
本文研究了高斯噪声下TSP的2-Opt启发式算法,证明了平滑运行时间关于n和1/sigma的多项式界限及O(log(1/sigma))的近似比,并通过在同一输入上同时界定全局与局部最优解改进了现有分析。
2023-08-01 cs.DS
Smoothed Analysis of the k-Swap Neighborhood for Makespan Scheduling
针对相同并行机完工时间最小化调度问题,研究k-交换局部搜索邻域,通过平滑分析证明其收敛到局部最优的平滑迭代次数上界为O(m²·n^(2k+2)·log m·ϕ),弥合理论最坏情况与实际性能的差距。
2024-11-26 cs.DS
The Pareto Frontier of Randomized Learning-Augmented Online Bidding
Sorbonne University(索邦大学);CNRS, LIP6(法国国家科学研究中心,LIP6);Centrale Supélec(巴黎中央理工学院);ILLs(学习系统国际实验室)
本文研究了随机学习增强的在线竞价问题,通过分析一致性C与鲁棒性R的关系,提出了一种新的竞价函数框架,并在增量中位问题中验证了算法的实用性。
2026-05-14 cs.DS
Smoothed Analysis of Belief Propagation for Minimum-Cost Flow and Matching
置信传播(BP)是一种用于贝叶斯网络和马尔可夫随机场等图形模型中统计推断的消息传递启发式算法。BP用于计算边缘分布或最大似然分配,并且在许多领域中具有应用,包括机器学习、图像处理和计算机视觉。然而,理论上对BP算法性能的理解并不令人满意。近年来,BP算法被应用于组合优化问题。它已被证明,BP可以用来计算最大重量匹配和最小费用流的情况下,一个唯一的最佳。为此所需的迭代次数是伪多项式,因此BP通常不是有效的。我们研究的平滑分析的框架下的信念传播,并证明了高概率的迭代次数需要计算最大权重匹配和最小成本流是由一个多项式的边界,如果随机扰动的边缘的权重/成本。为了证明我们的上界,我们使用Beier和Vöcking的隔离引理(SIAM J. Comput. 2006)匹配和推广Gamarnik,Shah和Wei(运筹学,2012)的最小成本流的隔离引理。我们还证明了BP需要收敛的迭代次数几乎匹配的尾下界。
2012-11-14 cs.DS
Smoothed Analysis of Dynamic Graph Algorithms
本文用 Spielman–Teng 平滑分析框架刻画动态图算法在对抗输入与随机输入之间的复杂度,扩展若干不可能性结果并给出三类复杂度递增的平滑输入模型。
2025-02-18 cs.DS
Smoothed Analysis of Information Spreading in Dynamic Networks
用于$k$的最佳已知解决方案-在大小为$n$的动态网络中的消息广播需要$Ω(nk)$轮。在本文中,我们看到,如果这些边界可以通过平滑分析得到改善。我们研究了在这种情况下传播令牌的最自然的随机算法:在每个时间步,从你知道的令牌集中随机选择一个令牌进行广播。我们表明,即使是少量的平滑(每轮增加一个随机边缘),这种自然的策略解决了$k$ -消息广播在$\tilde{O}(n+k^3)$轮,具有很高的概率,击败了$k=o(\sqrt{n})$的最佳已知界限和匹配静态网络的$Ω(n+k)$下限为$k=O(n^{1/3})$(忽略对数因子)。事实上,我们展示的主要结果甚至更强和更一般:给定$\ell$ -平滑(即,$\ell$每轮添加随机边),这种简单的策略在$O(kn^{2/3}\log^{1/3}(n)\ell^{-1/3})$轮中终止。然后,我们证明这种分析接近紧与几乎匹配的下限。为了更好地理解平滑对信息传播的影响,我们接下来将注意力转向静态网络,证明了$\tilde{O}(k\sqrt{n})$轮的紧界来解决$k$ -消息广播,这比我们的策略在动态设置中可以实现的更好。这证实了,虽然平滑分析减少了由改变图结构引起的困难,但它并没有完全消除它们。最后,我们应用我们的工具来证明一个最佳的结果$k$ -消息广播在所谓的良好的混合网络中的平滑的情况下。通过比较这一结果,现有的下限良好的混合网络…
2022-08-11 cs.DC cs.DS
Smoothed Analysis of Online Metric Matching with a Single Sample: Beyond Metric Distortion
Stanford University(斯坦福大学)
研究在线度量匹配问题,在欧几里得空间中设计无需分布知识的O(1)竞争算法,通过单样本实现非平凡度量的o(log n)竞争比。
2026-04-21 cs.DS
Smoothed Score Queries and the Complexity of Sampling
Department of Statistics, University of Illinois Urbana–Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校统计学系)
本文研究利用梯度信息从高维高斯分布中采样的查询复杂度,通过引入平滑得分查询(即高斯卷积密度的对数梯度)将条件数依赖从√κ降低到对数级别,并给出近乎匹配的上下界。
2026-05-26 cs.DS cs.IT cs.LG
Smoothed Online Convex Optimization in High Dimensions via Online Balanced Descent
Institute of High Performance Computing(高性能计算研究所);California Institute of Technology(加州理工学院)
我们研究平滑在线凸优化,在线凸优化的一个版本,学习者在两轮之间改变她的动作会受到惩罚。给定任何在线算法的竞争比的$Ω(\sqrt{d})$下界,其中$d$是动作空间的维数,我们问在什么条件下这个界可以被击败。我们引入了一种新的算法框架,在线平衡下降(OBD),它的工作原理是通过迭代投影到一个精心选择的水平集的当前成本函数,以平衡切换成本和命中成本的前一点。我们证明了OBD框架的一般性,通过展示如何,不同的选择“平衡”,OBD可以提高国家的最先进的性能保证竞争比和遗憾,特别是,OBD是第一个算法,以实现无量纲的竞争比,$3 + O(1/α)$,局部多面体的成本,其中$α$措施的“陡度”的成本。我们还证明了边界上的OBD的动态遗憾时,进行平衡的对偶空间是无量纲的,并意味着OBD有次线性静态遗憾。
2018-07-08 cs.DS cs.LG stat.ML
Skyline-First Traversal as a Control Mechanism for Multi-Criteria Graph Search
Ni2 Innovation Lab, Liège, Belgium(尼2创新实验室,比利时利耶(Liège));University of Mons (UMONS), Belgium(蒙斯大学(UMONS),比利时)
本文提出利用Pareto几何驱动搜索调度与终止,通过Skyline层实现确定性下降和终止条件,无需外部启发式或概率模型。
2026-04-14 cs.AI cs.DS
Quadratic Memory is Necessary for Optimal Query Complexity in Convex Optimization: Center-of-Mass is Pareto-Optimal
MIT(麻省理工学院)
本文证明凸优化中二次内存是实现最优一阶预言机复杂度的必要条件,并证明质心割平面算法在内存与查询复杂度上达到帕累托最优,解决了COLT 2019的开放问题。
2023-05-19 cs.CC cs.DS cs.LG
Optimal Decentralized Smoothed Online Convex Optimization
Georgia Institute of Technology(佐治亚理工学院);California Institute of Technology(加州理工学院)
针对多智能体平滑在线凸优化问题,提出了首个可证明渐近最优的去中心化算法ACORD,仅依赖局部信息即可实现低计算复杂度,且性能优于现有LPC算法。
2025-01-30 cs.DS cs.LG math.OC