Online Discrepancy Minimization for Stochastic Arrivals
在随机在线向量平衡问题中,从$\mathbb{R}^n$中的任意分布独立选择的向量$v_1,v_2,\ldots,v_T$逐个到达,并且必须立即给予$\pm$符号。目标是保持差异向量的范数,即,有符号前缀和,对于给定的目标范数尽可能小。我们认为,在上述在线随机设置的差异理论中的一些最知名的问题,并给出算法,匹配已知的离线界限高达$\mathsf{polylog}(nT)$因素。这实质上推广和改进了Bansal,Jiang,Singla和Sinha(STOC '20)以前的结果。特别是,对于Komlós问题,其中$\|v_t\|_2\leq 1$为每个$t$,我们的算法实现$\tilde{O}(1)$差异的概率很高,提高了以前的$\tilde{O}(n^{3/2})$绑定。对于Tusnády的最小化轴对齐盒的差异的问题,我们得到了一个$O(\log^{d+4} T)$界任意分布的点。以前的技术只适用于产品分布,并给出了较弱的$O(\log^{2d+1} T)$界。我们还考虑了Banaszczyk设置,其中给定一个对称凸体$K$,高斯测度至少为$1/2$,我们的算法实现了$\tilde{O}(1)$差异,相对于$K$给出的次指数尾输入分布的范数。我们的关键思想是引入一个势,它也对差异向量如何演化施加约束,使我们能够保持某些反集中特性。对于Banaszczyk设置,我们通过将其与通用链接…
2020-07-21 cs.CG cs.DM cs.DS
Online Vector Scheduling and Generalized Load Balancing
给出了向量调度问题(VS)到广义负载均衡问题(GLB)的多项式时间约简。这种简化给出了VS的第一个非平凡在线算法,其中向量以在线方式出现。在线算法非常简单,因为每个向量只需要在其到来时最小化所得到的负载的$L_{\ln(md)}$范数,其中$m$是分区的数量,而$d$是向量的维数。它有一个$e\log(md)$的近似界,这是在$O(\ln(md))$,所以它也提高了$O(\ln^2d)$界的现有多项式时间算法的VS。此外,减少表明,GLB没有常数近似算法,在多项式时间内运行,除非$P=NP$。
2014-01-14 cs.CC cs.DS
Online Selfish Load Balancing
Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学);East China Normal University(华东师范大学)
研究在线自私负载均衡问题,针对无关机器,证明现有m近似算法可在线实现;为相关机器设计首个期望真实且竞争比为O(log m)的在线机制,扩展后保证作业端真实,还将双边真实机制推广到ℓ_q范数变体。
2026-07-14 cs.DS cs.GT
Well-behaved Online Load Balancing Against Strategic Jobs
在相关机器上的在线负载均衡问题中,我们有一组工件(具有不同大小)到达在线,并且我们需要在每个工件到达时立即将其分配给机器,以便最小化完工时间,即,最大完成时间。在经典的机制设计问题中,我们假设工件是由自私的代理人控制的,工件的尺寸是他们的私有信息。每个作业(代理)的目标是最小化其自身的成本,即其完成时间加上该机制收取的费用。通过报告其真实大小来保证每个作业成本最小化的真实机制已经得到了很好的研究[Aspnes et al. JACM 1997,Feldman et al. EC 2017]。在本文中,我们研究了行为良好的真实在线负载均衡机制[Epstein等人,MOR 2016]。良好的行为很重要,因为它保证了机器之间的公平性,并且在某些情况下,当机器被自私的代理控制时,它意味着真实性。不幸的是,现有的真实的在线负载均衡机制并不表现良好。我们首先表明,以保证产生一个良好的表现时间表,任何在线算法(即使是不真实的)有一个竞争比至少$Ω(\sqrt{m})$,其中m是机器的数量。然后,我们提出了一种机制,保证真实性的在线作业,并产生一个时间表,几乎是良好的行为。我们证明了我们的算法具有$O(\log m)$的竞争比。此外,当在线作业的规模是有界的情况下,我们的算法的竞争比提高到$O(1)$。有趣的是,我们展示了几个案例,在这些案例中,我们的机制实际上对自私的机器是真实的。
2019-09-10 cs.DS
Online Load Balancing on Uniform Machines with Limited Migration
在具有有限迁移的均匀相关机器上的在线负载均衡问题中,作业一个接一个地到达在线,并且必须立即被放置在给定的机器集合中的一台机器上,而不知道稍后可能到达的作业。每个作业有一个大小,每个机器有一个速度,分配给机器的作业的负载通过将第一个值除以第二个值来获得。目标是最小化任何机器接收的最大总负载。然而,与纯粹的在线情况不同,每次新工作的到来,它所带来的迁移潜力等于其规模和某个迁移系数的乘积。可以立即(非摊销情况)或在以后的任何时间(摊销情况)花费该潜力来重新分配作业。这种风格的半在线模型已经被深入研究了几个基本问题,例如,相同机器上的负载均衡和装箱,但到目前为止还没有考虑到均匀相关的机器。本文将均匀相关机器上的经典加倍策略与迁移相结合,分别实现了$(8/3+\varepsilon)$ -竞争算法和具有$O(1/\varepsilon)$摊销迁移和非摊销迁移的$(4+\varepsilon)$ -竞争算法,而在纯在线环境下已知的最佳竞争比大致为$5.828$ .
2022-09-02 cs.DS
Online Matrix Factorization, Online Private Query Release, and Online Discrepancy Minimization
University of Toronto(多伦多大学);Northeastern University(东北大学)
本文研究了几个相关的在线计算问题,提出在线矩阵分解算法在不预先知道所有查询的情况下,可实现与离线方法相当的误差界,同时改进了在线偏差最小化算法。
2026-05-08 cs.DS
On-Line Balancing of Random Inputs
我们考虑一个在线矢量平衡游戏,其中矢量$v_t$,在$\{-1,+1\}^n$中随机均匀选择,随着时间的推移到达,并且必须在$v_t$到达后立即选择一个符号$x_t \in \{-1,+1\}$。目标是最小化符号和$\sum_t x_t v_t$的$L^\infty$范数。我们给出了一个在线策略,用于挑选具有高概率值$O(n^{1/2})$的符号$x_t$。直到常数,这是最好的可能,即使是在矢量是预先给定的。
2020-07-12 cs.DM cs.DS math.PR
Online Carpooling using Expander Decompositions
我们考虑在线拼车问题:给定$n$顶点,一系列边随着时间的推移到达。当边$e_t = (u_t, v_t)$到达时间步长$t$时,算法必须将边定向为$v_t \rightarrow u_t$或$u_t \rightarrow v_t$,目的是最小化任何顶点的最大差异,即,它的入度和出度之间的绝对差。边缘对应于想要一起乘坐的成对的人,并且定向表示指定驾驶员。然后,差异目标对应于每个人驾驶接近他们参与的乘坐的公平份额。在本文中,我们设计了有效的算法,可以保持polylog $(n,T)$最大差异(w.h.p)的任何序列的$T$到达时,到达的边缘是独立和均匀地从任何给定的图$G$采样。这为在线(随机)拼车问题提供了第一个多对数边界。在此之前的工作,最有名的界限是$O(\sqrt{n \log n})$ -差异的任何敌对序列的到来,或$O(\log\!\log n)$ -差异界限的随机到来时,$G$是完整的图形。我们的论文的技术关键是在表明,简单的贪婪算法,它具有可证明的好的差异界限时,到达的边缘均匀随机从完整的图,也有polylog差异时,$G$是一个扩展图。然后,我们将其与已知的扩展器分解结果相结合,设计我们的整体算法。
2020-10-03 cs.DS cs.GT
Integral Online Algorithms for Set Cover and Load Balancing with Convex Objectives
针对凸目标下集合覆盖与负载均衡问题,提出绕过凸松弛和原始对偶技术的整数在线算法,扩展相关结果至整数设置并适用于广义调度问题,通过问题约简与随机阈值方法实现良好近似。
2025-08-25 cs.DS
Online Envy Minimization and Multicolor Discrepancy: Equivalences and Separations
本文解决在线嫉妒最小化与多色偏差的开放问题,证明无感知对抗者下二者等价(均为Θ(√log T)界),独立同分布对抗者下二者分离(向量平衡有下界、嫉妒最小化达常数上界)。
2025-05-20 cs.DS cs.GT
Robustness of Online Inventory Balancing to Inventory Shocks
本文提出分批库存平衡算法,以应对库存冲击,证明其在非单调库存波动下的鲁棒性,改进了传统库存平衡策略的竞争力比率。
2025-11-20 cs.DS cs.GT
Improved algorithms for online load balancing
Kyushu University(九州大学);RIKEN AIP(理化学研究所革新智能综合研究中心)
在重复博弈的框架下,我们考虑了一个在线负载均衡问题及其扩展。在每一轮中,玩家在$K$服务器上选择一个分布(任务分配),然后环境显示每个服务器的负载,这决定了每个服务器处理分配任务的计算时间。在所有回合之后,玩家的成本由累积计算时间向量的某个范数来度量。如果范数是$L_\infty$ -范数,则成本是完工时间。我们的目标是尽量减少遗憾,即,最小化参与者的成本相对于事后最佳固定分布的成本。我们提出了一般规范的算法,并证明了他们的遗憾界。特别是,对于$L_\infty$ -范数,我们的遗憾界匹配的最佳已知的界限和所提出的算法运行在多项式时间每次审判涉及线性规划和二阶规划,而没有多项式时间算法是以前已知的,以实现的界限。
2020-07-21 cs.DS cs.LG
The threshold for online balancing of i.i.d. binary vectors
The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校);Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学)
该论文研究了随机到达的稀疏二元向量的在线平衡问题,确定了最优前缀偏差的量级为 $\Theta(\max\{\sqrt d,\log\log n\})$,并给出了达到上界的有效在线算法,揭示了稀疏度影响在线偏差的阈值。
2026-09-15 cs.DS math.CO math.PR
Average-Case Matrix Discrepancy: Asymptotics and Online Algorithms
研究独立同分布随机矩阵的算子范数差异,给出GOE和Wishart矩阵的上下界,并分析在线算法。核心贡献是确定临界数量矩阵的差异常数因子并给出算法具体界限。
2024-07-19 cs.DM cs.DS math.CO
Learnable and Instance-Robust Predictions for Online Matching, Flows and Load Balancing
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学);Zhejiang University(浙江大学)
我们提出了一个新的模型,要求他们正式学习和实例强大的预测增强算法。可学习性确保可以从合理数量的过去数据中有效地构建预测。实例鲁棒性确保预测对于问题输入中的适度变化是鲁棒的,其中变化的度量可以是特定于问题的。实例鲁棒性坚持作为变化的函数的性能的平滑降级。理想情况下,性能永远不会比最坏情况下的边界差。这也使得预测能够客观地进行比较。我们设计了在线算法,预测网络流量分配问题和限制分配最大完工时间最小化。对于这两个问题,建立了两个关键属性:高质量的预测可以从先前实例的小样本中学习,并且这些预测对于随着底层问题实例的变化而平滑降级的错误是鲁棒的。
2021-07-02 cs.DS cs.LG
Online Unrelated-Machine Load Balancing and Generalized Flow with Recourse
本文研究了具有追索权的在线不相关机器负载均衡问题,其中算法允许重新分配先前的作业。对于每件工件有$O_ε(\log n)$摊销资源的问题,给出了一个$(2+ε)$ -竞争算法.这是第一个$O(1)$ -竞争算法的问题,合理的追索权,竞争比几乎匹配长期以来最知名的离线近似保证。我们还展示了一个$O(\log\log n/\log\log\log n)$ -竞争算法的问题与$O(1)$摊销追索权。从以前的工作中最著名的界限是$O(\log\log n)$ -竞争算法与$O(1)$摊销追索权由于[GKS 14],为特殊情况下的限制分配模型。在此基础上,我们设计了一个求解带补偿的在线广义网络流问题(也称为带增益的网络流问题)的算法。在该问题中,网络中的任何边缘$uv$具有增益参数$γ_{uv} > 0$和$θ$ -从$u$侧通过$uv$发送的流的单位变成在$v$侧的流的单位的$γ_{uv} θ$。在在线问题中,有一个汇,源一个接一个。在到达源时,我们需要从源发送1个单位流。如果我们改变边的流值,就会发生追索。我们给出了一个在线算法的问题与追索权最多$O(1/ε)$倍的最佳成本的实例与容量缩放的$\frac{1}{1+ε}$。$(1+ε)$ -因子改进了[GKS 14]的相应$(2+ε)$ -因子,其仅适用于普通网络流问题。作为直接的推论,我们也给出了一个改进的算法的在线$b$匹配问题的重新…
2022-11-29 cs.DS
Online Load Balancing on Unrelated Machines with Startup Costs
受数据中心节能调度应用的启发,Khuller,Li和Saha引入了{ \em机器激活}问题,作为不相关机器上的集合覆盖和负载均衡的经典优化问题的推广。在这个问题中,一组$n$作业必须在一组$m$(不相关)机器之间分配,给定每个作业在每台机器上的处理时间,其中每台机器都有启动成本。目标是在最大完工时间上满足$\bf L$约束条件下,使总启动费用最小。虽然Khuller { \em et al}考虑了这个问题的离线版本,但调度中的一个典型场景是作业在线到达,并且必须在到达时立即分配给机器。我们给出了一个$(O(\log (mn)\log m), O(\log m))$ -竞争随机在线算法,即我们的算法产生的时间表有一个$O({\bf L} \log m)$的最大完工时间的概率很高,和总的期望启动成本的$O(\log (mn)\log m)$倍的最佳离线时间表的最大完工时间$\bf L$ .我们的算法的竞争比(几乎)最优。我们的算法使用的在线原始对偶框架介绍了阿隆{ \em等}的在线集覆盖问题,随后进一步发展的Buchbinder,Naor,和合著者。据我们所知,所有以前的应用程序,这个框架已经线性规划(LP)包装或覆盖约束。我们的应用程序的一个新颖之处是,我们使用这个框架的混合LP,既有覆盖和包装的限制。我们希望本文开发的同时处理填充和覆盖约束的算法技术也有助于解决其他在线优化问题。
2012-03-20 cs.DS
Improved online load balancing with known makespan
针对已知最优完工时间的在线负载均衡(箱拉伸)问题,提出竞争比达13/93<1.495的算法,突破3/2的天然壁垒,分析结合尺寸与权重论证。
2024-07-11 cs.DS
Online Load and Graph Balancing for Random Order Inputs
该研究针对随机到达顺序下的异构机器在线负载平衡问题,证明了竞争比的$Ω(\sqrt{\log m})$下界,并提出竞争比为$O(\log m/\log \log m)$的算法,推进了该模型的理论研究。
2024-05-20 cs.DC cs.DS
Configuration Balancing for Stochastic Requests
随机请求下的配置均衡问题是负载均衡和虚电路路由等资源分配问题的推广。在其中,我们有$m$资源和$n$请求。每个请求都有多个可能的配置,每个配置都会增加每个资源的负载。目标是为每个请求选择一个配置,以最小化完工时间:负载最大的资源的负载。在我们的工作中,我们专注于一个随机设置,我们只知道每个配置如何增加资源负载的分布,只有在选择配置后才能学习实现的价值。我们开发了离线和在线算法的配置平衡与随机请求。当离线的请求是已知的,我们给出了一个非自适应的配置平衡策略与随机请求,$O(\frac{\log m}{\log \log m})$ -近似的最佳自适应策略。特别是,这关闭了这个问题的适应性差距,因为即使对于相同机器上的负载均衡的非常特殊的情况,也存在渐近匹配的下限。当请求到达列表中的在线时,我们给出了一个非自适应策略,该策略是$O(\log m)$竞争性的。同样,由于对于非常特殊的情况(例如,用于不相关机器上的负载均衡)。最后,我们展示了如何利用自适应在相关机器上的负载均衡的特殊情况下,获得一个常数因子近似离线和$O(\log \log m)$近似在线。在我们所有的研究结果中,一个关键的技术因素是最优自适应政策的新结构特征,它允许我们限制其决策之间的相关性。
2022-08-29 cs.DS
Online Discrepancy with Recourse for Vectors and Graphs
向量平衡问题是差异理论中的一个基本问题:给定$[-1,1]^n$中的T个向量,找到每个向量$a$的符号$σ(a) \in \{\pm 1\}$,以最小化差异$\| \sum_{a} σ(a) \cdot a \|_{\infty}$。这个问题已经在静态/离线设置中得到了广泛的研究。在本文中,我们在具有追索权的全动态设置中开始研究:该算法看到T个向量的插入和删除流,并且每次必须保持低差异签名,同时还最小化每次更新的摊销追索权(任何向量改变其符号的次数)。对于一般向量,我们展示了几乎匹配斯宾塞的$O(\sqrt{n})$离线差异界限的算法,每次更新的${O}(n\cdot poly\!\log T)$摊销追索权。关键的想法是以分布式和递归的方式计算线性松弛的基本可行解,这有助于找到低差异的签名。为了约束追索权,我们认为只有一小部分的实例需要重新计算在每次更新。由于向量平衡也被大量研究稀疏向量,我们然后给出算法的低差异的边缘方向,我们动态地保持签名的2稀疏向量。或者,这可以被看作是定向n顶点图的动态边集,以最小化任何顶点处的入度和出度之间的绝对差。本文提出了一个具有$O(poly\!\log n)$差异和$O(poly\!\log n)$摊销追索权的确定性算法。核心思想是动态地保持具有低追索权的扩展器分解,然后表明,随着扩展器随时间的推移而变化,自然的局部搜索算法快速收敛(即,具有低追索…
2021-11-11 cs.DS math.CO
Improved Online Load Balancing in the Two-Norm
Max Planck Institute for Informatics(马克斯·普朗克计算机科学研究所);Centrum Wiskunde & Informatica(荷兰数学与计算机科学研究学会)
本文针对无关机器上的在线负载均衡问题,提出首个突破竞争比5的算法,达到4.9843,并通过新的原始-对偶框架统一证明了多个相关算法的最优性。
2026-10-21 cs.DS
Geometric Barriers for Stable and Online Algorithms for Discrepancy Minimization
对于许多涉及随机性的计算问题,解空间的复杂几何特征已被用来严格排除强大的算法类别。这通常是通过多重重叠间隙属性($m$ -OGP)来实现的,这是对表现出输入稳定性的算法的严格障碍。在本文中,我们专注于两个模型的算法的易处理性:(i)差异最小化,和(ii)对称二进制感知器(\texttt{SBP}),一个随机约束满足问题,以及玩具模型的单层神经网络。我们首先关注的是在线算法的局限性。通过建立和利用一个新的几何障碍,我们获得了尖锐的硬度保证对在线算法的\texttt{SBP}和差异最小化。我们的结果匹配最知名的算法保证,常数因子。我们的第二个重点是有效地找到一个常数差异的解决方案,给定一个随机矩阵$\mathcal{M}\in\mathbb{R}^{M\times n}$。在平滑设置中,其中$\mathcal{M}$的条目是i.i.d.标准正常,我们确定$n=Θ(M\log M)$存在$m$-OGP。因此,我们排除了这类稳定的算法在这个值。这些结果为Altschuler和Niles-Weed~ \cite [猜想~1]{altschuler 2021 discrimination}的一个猜想提供了第一个严格的证据.我们的方法使用复杂的几何形状的解决方案空间,以证明紧硬度在线算法的结果。我们建立的屏障是$m$ -OGP的新变体。此外,它认为$m$ -元组的解决方案相对于相关的情况下,随着…
2023-02-13 cs.CC cs.DS math-ph
Online Load Balancing for Related Machines
在负载均衡问题中,由Graham在20世纪60年代提出(SIAM J. of Appl.Math.1966,1969),到达在线的作业必须被分配给机器,以便最小化在机器负载上定义的目标。长期的工作已经解决了这个问题的最大完工时间规范和任意$\ell_q$规范的机器负载。最近的文献(例如,Azar等人,STOC 2013; Im等人,FOCS 2015)进一步将此问题的范围扩展到向量负载,以捕获数据中心等应用程序中具有多维资源需求的作业。在本文中,我们完全解决了相关机器上的标量和向量作业调度问题,即,其中每台机器都有一个给定的速度,处理一个工件所需的时间与它所分配的机器的速度成反比。我们给出下面的结果。对于标量调度,我们给出了一个常数竞争算法优化任何$\ell_q$ -范数相关的机器。以前唯一已知的结果是关于完工时间范数的。对于向量调度,向量调度有两个自然的变体,这取决于机器的速度是否依赖于维度。我们显示了这两个变种之间的鲜明对比,证明了它们分别相当于无关的机器和相同的机器的最大完工时间规范。我们还将这些结果推广到任意$\ell_q$ -范数的机器负载。没有以前的结果是已知的向量调度相关的机器。
2017-09-29 cs.DS
Balancing Relevance and Diversity in Online Bipartite Matching via Submodularity
在二部匹配问题中,二部图的一侧的顶点与另一侧的顶点配对。在其在线变体中,图的一侧离线可用,而另一侧的顶点在线到达。当一个顶点到达时,算法应该立即做出不可撤销的决定;要么将其匹配到一个可用的顶点,要么将其丢弃。这类问题的例子包括将工人与公司匹配,将广告商与关键字匹配,将器官与患者匹配,等等。许多文献都关注于最大化匹配的总相关性-通过总权重建模。然而,在许多现实世界中的问题,它也是重要的是要考虑多样性的贡献:雇用一个不同的候选人池,显示相关的,但不同的广告集,等等。在本文中,我们提出了在线子模块二分匹配(\osbm)的问题,其目标是最大化的子模块功能$f$的匹配边缘。这个目标是足够普遍的,以捕捉多样性(\emph{e.g.,}加权覆盖函数)和相关性(\emph{e.g.,}传统的线性函数)的概念-以及在实践中出现的许多其他自然目标函数(\emph{e.g.,}在广告设置中有限的总预算)。我们提出了新的算法,具有可证明的保证,并限制在各种特殊情况下,基本上是最佳的。我们还在真实世界和合成数据集上进行了实验,以验证我们的算法。
2018-11-13 cs.DS
Online and Random-order Load Balancing Simultaneously
研究了在lp-范数下的在线负载均衡问题:顺序作业需要分配到其中一台机器上,目标是使机器负载的lp-范数最小。这推广了经典的调度问题的最大完工时间最小化(情况l_infty),并已被深入研究。然而,尽管最近推动超越最坏情况的分析,没有这样的结果是已知的这个问题。在本文中,我们提供的算法,同时保证最坏情况下的模型,以及随机顺序(即秘书)模型,其中任意一组工作是随机顺序。首先,我们证明了具有最优O(p)最坏情况保证的贪心算法(带重启)也具有(典型的)改进的随机顺序保证。然而,该算法在随机顺序模型的行为退化与p.然后,我们提出了算法SIMULTANEOUSLB,同时具有最佳的保证(常数内)在最坏的情况下和随机顺序模型。特别地,SIMULTANEOUSLB的随机阶保证随着p的增加而改善。其中一个主要组成部分是一个新的算法,改进的遗憾在线线性优化(OLO)的非负向量在lq球。有趣的是,这种OLO算法也被用来证明一个纯粹的概率不等式,该不等式控制随机顺序模型中出现的相关性,这是分析困难的常见来源。SIMUTANEOUSLB和我们的OLO算法中使用的另一个重要组成部分是可能独立感兴趣的lp范数的平滑。这种平滑性使我们能够将算法SIMULTANEOUSLB视为最坏情况模型中的贪婪算法,以及随机顺序模型中的原始对偶算法,这有助于其同时保证。
2016-10-28 cs.DS
Online Graph Balancing and the Power of Two Choices
University of Michigan(密歇根大学);School of Computer Science, Georgia Tech(佐治亚理工学院计算机学院)
研究在线图平衡问题,在i.i.d.模型下提出一个O(log log n)竞争比的算法,克服了不规则图的挑战。
2026-04-05 cs.DM cs.DS
Optimal Online Discrepancy Minimization in Linear Time
该研究提供在线算法,对固定向量序列,为每个向量随机分配符号,使前缀和可写成三个耦合标准高斯向量之和,算法运行于$O(dT)$时间,实现最优前缀差异界。
2026-07-07 cs.DS
Optimal Online Discrepancy Minimization
本文提出一种最优在线算法,通过推广前缀平衡结果与克隆论证,将向量序列前缀和的次高斯性界改进为常数级,并给出匹配的差异下界。
2023-08-02 cs.DS
Randomized Load Balancing on Networks with Stochastic Inputs
针对不可分令牌的迭代负载均衡算法在过去得到了广泛的研究。补充以前的最坏情况下的分析,我们研究了平均情况下的情况下,从一个固定的概率分布的负载输入。对于循环,环面,超立方体和膨胀,我们得到几乎匹配的上下界的差异,最大和最小负载之间的差异。我们的边界适用于各种概率分布,包括均匀分布和二项分布,但也适用于范围无界的分布,如泊松分布和几何分布。对于像周期和环面的收敛速度慢的图,我们的结果表明,在最坏和平均情况下的收敛性之间有很大的差异。在我们的分析中的一个重要组成部分是一个一般的马尔可夫链,这是通过调用不断变化的集合过程的t步转移概率的新的上界。
2017-03-25 cs.DC cs.DS
The Online Steinitz Problem
EPFL(洛桑联邦理工学院)
该研究提出在线施泰尼茨问题,通过归约方法将在线向量平衡算法转换为在线排序算法,得到随机算法的前缀偏差界与运行时间,并证明了匹配下界。
2026-10-15 cs.DS math.CO
The power of online thinning in reducing discrepancy
考虑一个从$[0,1]^d$中均匀选取的独立点的无穷序列。在查看序列中的每个点之后,允许监督者保留它或拒绝它,并且这种选择可能取决于所有先前保留的点的位置。然而,监督员必须保持每两个连续点中的至少一个。我们将以这种方式生成的序列称为\emph{two-thinning}序列。这里,监督器的目的是控制点的经验分布的差异,即,在选择$n$点之后,减少体积$A$的任何轴平行超矩形内的点的数量与$nA$的最大偏差。我们的主要结果是一个显式的低复杂度的两个细化策略,保证$O(\log^{2d+1} n)$的差异,所有$n$与高概率(相比,$Θ(\sqrt{n\log\log n})$没有细化)。这个结果的情况下$d=1$回答了Benjamini的一个问题。我们还扩展了建设,以实现相同的渐近界($1+β$)细化,设置中,拒绝只允许概率$β$独立的每个点。此外,我们提出了一个改进和简化的策略,我们推测,以保证差异的$O(\log^{d+1} n)$(相比$θ(\log^d n)$,最有名的建设低差异序列)。最后,我们为我们的猜想提供理论和经验证据,并提供模拟支持我们的建设应用程序的可行性。
2017-09-04 cs.DS math.PR
Online Primal-Dual For Non-linear Optimization with Applications to Speed Scaling
我们将求解一类非线性负载平衡问题的在线贪心算法重新解释为在线求解一个数学规划。例如,我们考虑将作业分配给(不相关)机器以最小化负载的alpha ^{th}次幂加上分配成本之和的问题(在线广义分配问题);或选择连接终端对的路径以最小化边缘负载的alpha ^{th}次幂(使用速度可扩展路由器的在线路由)。我们给这些在线算法的分析使用的原始程序的对偶作为最优算法的下限,在精神上的在线原始对偶结果的线性问题。然后,我们观察到,广泛的一类单处理器的速度缩放问题(基本上是任意的调度目标)可以被视为这样的负载均衡问题与线性分配成本。这种连接提供了新的算法的问题,抵制解决方案,使用主导的潜在功能的方法在速度缩放文学,以及替代,清洁证明其他已知的结果。
2011-09-27 cs.DS
The Cube-Root Phenomenon in Online Carpooling
University of Michigan(密歇根大学);School of Computer Science, Georgia Tech(佐治亚理工学院计算机学院)
该论文研究在线拼车问题,证明贪心算法达到最优立方根差异界,并推广到随机到达场景,改进了此前平方根上界。
2026-09-21 cs.DS
Exact Universality of Online Discrepancy
Georgia Institute of Technology(佐治亚理工学院);The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校)
本文证明在线向量平衡问题的最优值在随机输入下具有分布无关的普适极限,并据此构造了达到该极限的随机在线算法,同时应用于对称二元感知器的在线阈值普适性。
2026-10-02 cs.DS math.PR
Online Discrepancy for Sub-Exponential Product Distributions via Regularization
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg(埃尔朗根-纽伦堡大学)
该研究针对亚高斯输入的在线偏差最小化问题,提出结合ℓ_∞-范数正则化与自适应坐标限制的多项式时间算法,得到不依赖时间T的偏差界,推广了相关定理并接近最优。
2026-10-20 cs.DM cs.DS math.CO
Smoothed Analysis of Balancing Networks
在平衡网络中,每个处理器都有一个单位大小的作业(令牌)的初始集合,在每一轮中,由平衡器连接的处理器对尽可能均匀地分配它们的负载。根据某些预定义的规则放置多余的令牌(如果有的话)。事实证明,这条规则对网络的性能有着至关重要的影响。在这项工作中,我们提出了一个模型,研究这种影响。我们提出了一个模型桥接均匀随机分配规则,和任意的(在平滑分析的精神)。我们从平衡器方向的任意分配开始,然后以概率$α$独立地翻转每个分配。对于一个大类的平衡网络,我们的结果意味着,$\Oh(\log n)$轮后的差异是$\Oh( (1/2-α) \log n + \log \log n)$具有很高的概率。这匹配并推广了$α=0$和$α=1/2$的已知上限。我们还表明,一个自然的网络匹配的上限为任何$α$。
2010-06-08 cs.DC cs.DS
Online balancing of vectors with small coordinates
该研究针对带小坐标的向量序列,提出随机在线符号函数方法,证明其前缀偏差概率界,给出非均匀版本与下界,扩展至一般对称目标体,解决在线向量平衡问题。
2026-08-14 cs.DM cs.DS math.CO
Stable and Online Algorithms for Random Matrix Discrepancy
University of Illinois Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校);Yale University(耶鲁大学)
研究随机矩阵差异问题,提出稳定离线算法(recenter-and-round)和在线算法(Frobenius-greedy),确定其相变阈值分别为Θ(1/(κ²log(1/κ)))和Θ(1/κ²),均高于可满足性尺度。
2026-10-02 cs.CC cs.DM cs.DS
Submodular Norms with Applications To Online Facility Location and Stochastic Probing
该研究提出次模范数概念,证明其可表示或近似多类经典范数,并将其应用于在线设施选址等优化问题,得到多项新的算法与理论结果。
2023-10-06 cs.DS
Online Beck--Fiala Down to Logarithmic Sparsity
The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校);Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学)
研究将离线Beck--Fiala猜想有效性扩展到\(d\geq\log(T)^{1 + o(1)}\),通过结合在线Komlós问题相关思想的在线算法最小化前缀差异,解决了Spencer设定下在线向量平衡问题,且该结果本质最优。
2026-11-04 cs.DM cs.DS math.CO
Vector Balancing in Polynomial Time
Duke University(杜克大学);Harvard T.H. Chan School of Public Health(哈佛陈曾熙公共卫生学院)
本文提出一种谱符号算法,在多项式时间内以常数差异解决Komlós问题,通过最小化三次谱势实现,时间复杂度为$O((mn^9+n^{10})\log(2+m+n))$。
2026-11-04 cs.DS math.CO
Approximate Carathéodory bounds via Discrepancy Theory
近似Carathéodory问题的一般形式如下:给定两个对称凸体$P,Q \subseteq \mathbb{R}^m$,一个参数$k \in \mathbb{N}$和$\mathbf{z} \in \textrm{conv}(X)$与$X \subseteq P$,找到$\mathbf{v}_1,\ldots,\mathbf{v}_k \in X$,使得$\|\mathbf{z} - \frac{1}{k}\sum_{i=1}^k \mathbf{v}_i\|_Q$最小化。Maurey表明,如果$P$和$Q$都与$\| \cdot \|_p$ -球一致,则可能出现$O(\sqrt{p/k})$的错误。我们证明了减少向量平衡常数的差异理论,在大多数情况下,可以提供严格的界限一般$P$和$Q$。对于$P$和$Q$都是$\| \cdot \|_p$球的情况,我们证明了$\sqrt{ \frac{\min\{ p, \log (\frac{2m}{k}) \}}{k}}$的一个上界.有趣的是,这个界限不能用独立的随机样本来获得;相反,我们使用Lovett-Meka随机游走。我们还证明了一个更一般的情况下,$P$和PDMATHAMT是$\|\cdot \|_p$和$\| \cdot \|_q$ -球与$2 \leq p \leq q \leq \infty$的扩展。
2022-10-28 cs.DS math.MG
Online Algorithms for Repeated Optimal Stopping: Balancing Baseline Guarantees and Regret
Institute of Science Tokyo, Japan(东京科学研究所);Chuo University, Japan(成城大学)
研究重复最优停止问题,旨在同时实现强每轮性能保证和子线性遗憾。提出理论框架,证明在半带反馈下每轮保证迫使遗憾为Ω(T/log T),并提出在全反馈下兼顾子线性遗憾和每轮保证的算法框架。
2026-05-15 cs.DS cs.LG
An Efficient Framework for Balancing Submodularity and Cost
在经典的选择问题中,输入由元素的集合组成,目标是从集合中挑选元素的子集,使得某个目标函数$f$最大化。这个问题已经在数据挖掘社区中得到了广泛的研究,它有多种应用,包括社交网络中的影响力最大化,团队组建和推荐系统。一个特别流行的公式,捕捉许多这样的应用程序的需要是一个目标函数$f$是一个单调和非负的子模函数。在这些情况下,可以使用简单的贪婪$(1-\frac{1}{e})$ -近似算法来解决相应的计算问题。在本文中,我们考虑上述公式的推广,其目标是优化使子模函数$f$减去线性成本函数$c$最大化的函数。这一提法似乎更自然,特别是当人们需要在目标函数的价值和为挑选选定的要素而支付的费用之间取得平衡时。我们解决这个问题的变体都在离线设置,其中集合是已知的先验,以及在在线设置,其中集合的元素以在线方式到达。我们证明,通过使用简单的变种的标准贪心算法(用于子模块优化),我们可以设计算法,具有可证明的近似保证,是非常有效的,在实践中工作得很好。
2021-09-03 cs.DS
Online Knapsack Problem and Budgeted Truthful Bipartite Matching
两个相关的在线问题:背包和真实的二分匹配被认为是。对于这两个问题,共同的主题是如何“匹配”到达的左顶点在一个在线的方式与任何可用的右顶点,如果有的话,以便最大化的值的总和匹配的边缘,满足对匹配的左顶点的总重量约束。假设左顶点按均匀随机顺序到达(秘书模型),分别给出了两个几乎相似的算法:$2e$竞争算法和$24$竞争算法.建议的在线二分匹配算法也被证明是真实的:没有任何左顶点误报其出价/权重的动机。这些问题的直接应用包括具有负载均衡的作业分配、广义广告词、众包拍卖以及使能设备到设备通信的蜂窝网络中的无线用户与协作中继的匹配。
2016-11-28 cs.DS
Efficient Random Sampling -- Parallel, Vectorized, Cache-Efficient, and Online
我们考虑的问题,采样$n$数的范围$\{1,\ldots,N\}$没有更换的现代架构。主要结果是一个简单的分治方案,使顺序算法更有缓存效率,并导致并行算法在$p$处理器上以预期时间$\mathcal{O}(n/p+\log p)$运行,即,即使对于中等值的$n$,也可以扩展到大规模并行机。处理器之间的通信量非常小(最多$\mathcal{O}(\log p)$),并且与样本大小无关。我们还讨论了负载均衡,在线采样,采样与替换,伯努利采样,和向量化的SIMD单元或GPU上所需的修改。
2019-11-15 cs.DC cs.DS cs.MS
Online Budgeted Repeated Matching
一个基本的组合在线资源分配问题被认为是,多个服务器有各自的能力限制,并在每个时隙,一组工作到达,有可能不同的权重不同的服务器。在每个时间段,必须以在线方式在作业和服务器之间找到一对一的匹配,但要受到个人能力的限制。其目标是最大化分配给服务器的作业的总权重,在时隙和服务器之间求和,受个人容量限制。这个问题概括了众所周知的adwords问题,并且也与各种其他现代应用程序相关。一个简单的贪心算法被证明是3-竞争,只要任何边缘的重量是最多的一半,相应的服务器容量。此外,一个随机版本的贪心算法被证明是6-竞争的无限制的边缘权重的情况下。对于并行服务器与小重量的工作,我们表明,负载平衡算法是接近最优的。
2015-12-01 cs.DS
Online and Bandit Algorithms Beyond $\ell_p$ Norms
向量范数在计算机科学和优化中起着基础性的作用,因此人们一直在努力将现有的算法推广到$\ell_\infty$和$\ell_p$范数之外的设置。我们表明,许多在线和强盗一般规范的应用程序承认良好的算法,只要规范可以近似的功能,是“梯度稳定”,我们引入的概念。粗略地说,当我们增加输入向量时,函数的梯度不应该在任何分量上急剧下降(乘法)。我们证明了几个家庭的规范,包括所有单调对称规范,承认一个梯度稳定的近似,给我们的第一个在线和强盗算法,这些规范家庭。特别是,我们的梯度稳定的概念给出了$O\big(\log^2 (\text{dimension})\big)$ -竞争算法的对称范数推广的在线广义负载均衡和强盗背包。我们的技术也扩展到对称规范之外的应用,例如,在线向量调度和在线凸费用广义分配。梯度稳定近似所隐含的应用程序的一些关键属性是“平滑博弈不等式”和Jensen不等式的近似逆。
2022-10-25 cs.DS
Smoothed Analysis with Adaptive Adversaries
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Columbia University(哥伦比亚大学)
我们证明了新的算法保证几个在线问题的平滑分析模型。在这个模型中,每次攻击者选择一个输入分布,其密度函数以均匀分布的密度函数的$\tfrac{1}σ$倍为界;自然界然后从这个分布中采样输入。至关重要的是,我们的研究结果适用于{ \em自适应}对手,可以选择一个输入分布的基础上的决策算法和实现的输入在以前的时间步骤。本文提出了一种通用的技术,证明平滑算法的保证,对自适应对手,有效地减少设置自适应对手的简单情况下,不经意的对手。我们应用这种技术来证明三个问题的强平滑保证:-在线学习:我们考虑在线预测问题,其中的实例是从自适应序列的$σ$光滑分布和假设类VC维$d$。我们通过$\tilde{O}\big(\sqrt{T d\ln(1/σ)} + d\sqrt{\ln(T/σ)}\big)$绑定遗憾。这回答了[RST 11,Hag 18]的开放性问题。- 在线差异最小化:我们考虑在线Komlós问题,其中输入是从自适应序列的$σ$ -光滑和各向同性分布的$\ell_2$单位球。我们通过$\tilde{O}\big(\ln^2\!\big( \frac{nT}σ\big) \big)$限制差异向量的$\ell_\infty$范数。- 分散在线优化:我们考虑在线优化的分段Lipschitz函数的$\ell$不连续性的功能被选择由一个平滑的自适应对手,并表明所得到的序列是$\big( σ/{\sq…
2021-08-18 cs.DS cs.LG stat.ML
Online Multiple Resource Allocation Problems with Departures via the Primal-Dual Approach
针对带离开的在线多资源分配问题及其负载均衡、多维变体,提出原始-对偶算法,在温和假设下取得与现有阈值策略相当的竞争比,且可在不损失性能的前提下纳入额外约束。
2025-10-06 cs.DS math.OC
Online Bin Packing with Predictions
Sorbonne Université(索邦大学);York University(约克大学);University of Manitoba(曼尼托巴大学)
本文研究带可学习预测的在线装箱问题,设计了在一致性与鲁棒性间高效权衡、性能随预测误差近似最优退化的在线算法,是该现实设定下首项结合理论与实验的竞争分析研究,弥补了以往仅研究极端误差情况的不足。
2024-04-17 cs.DS cs.LG