(1+epsilon)-Distance Oracle for Planar Labeled Graph
给定一个顶点标记的图,每个顶点$v$都附加有一个来自一组标签的标签。顶点标签查询需要从给定顶点到具有给定标签的顶点集合的最短路径的长度。如果给定的图是平面的,我们将展示如何构造一个预言机,这样就需要$O(\frac{1}εn\log n)$存储空间,并且任何顶点标签查询都可以在$O(\frac{1}ε\log n\log ρ)$时间内用拉伸$1+ε$来回答。$ρ$是给定图的半径,它是直径的一半。对于$ρ= O(\log n)$的情况,我们构造了一个Oracle,在不改变存储空间顺序的情况下,实现了$O(\log n)$的查询时间。
2012-01-31 cs.DS
Connectivity Oracle Under Vertex Failures by Shortcutting Unbreakable Decomposition
University of Michigan(密歇根大学)
本文提出一种改进的连通性Oracle,在顶点故障后以O(k^6)时间更新并以O(k)时间回答连通性查询,空间复杂度接近线性,预处理时间接近线性。
2026-05-08 cs.DS
Improved Distance Oracles and Spanners for Vertex-Labeled Graphs
考虑一个|V| =n且|E| =m的无向加权图G=(V,E),其中每个顶点v从\ell标签的集合L中分配一个标签。我们展示了如何构造一个紧凑的距离预言机,可以回答以下形式的查询:对于V中的给定节点v和L中的标签lambda,“从v到最近的lambda标记节点的距离是多少”。这个问题是由Hermelin,Levy,Weimann和Yuster [ICALP 2011]提出的,他们给出了这个问题的几个结果。在第一个结果中,他们展示了如何构建一个预期大小为O(kn^{1+1/k})的顶点标签距离oracle,拉伸(4k - 5)和查询时间为O(k)。在第二个结果中,他们展示了如何以巨大的拉伸为代价将数据结构的大小减少到O(kn \ell^{1/k}),这种结构的拉伸在k(2^k-1)中呈指数增长。在第三个结果中,他们提出了一个动态的顶点标签距离oracle,能够处理标签的变化在一个次线性的时间。这种构造的拉伸也是k的指数,(2 3^{k-1}+1)。我们设法显着改善其结构的拉伸,减少对k的依赖从指数到多项式(4k-5),而不需要任何其他变量的权衡。此外,我们引入了顶点标签空间的概念:保持每个节点v和标签lambda之间的距离的子图。我们提出了一个有效的顶点标签空间与拉伸大小的权衡接近最佳的建设。
2012-02-09 cs.DS
New Oracles and Labeling Schemes for Vertex Cut Queries
MPI-INF and Saarland University, Germany(德国马克斯·普朗克计算机科学研究所与萨尔兰大学);Weizmann Institute, Israel(以色列魏茨曼科学研究所)
本文提出了一种高效的顶点割标签方案和 oracle,能够以较小的空间和时间复杂度处理顶点割查询问题,尤其在 f>3 时取得重要进展。
2026-04-30 cs.DS
Near-Optimal Deterministic Vertex-Failure Connectivity Oracles
我们重新讨论顶点失效连通性预言问题。这是顶点更新下最基本的图数据结构问题之一,但其复杂性仍然没有得到很好的理解。我们基本上解决了这个问题的复杂性,通过显示一个新的数据结构,其空间,预处理时间,更新时间和查询时间是同时最佳的子多项式因子假设流行的approximatures。此外,数据结构是确定性的。更准确地说,对于任何整数$d_{\star}$,数据结构在$\hat{O}(md_{\star})$时间中预处理具有$n$顶点和$m$边的图$G$,并使用$\tilde{O}(\min\{m,nd_{\star}\})$空间。然后,给定要删除的顶点集$D$,其中$|D|=d\le d_{\star}$,需要$\hat{O}(d^{2})$更新时间。最后,给定任何顶点对$(u,v)$,它检查$u$和$v$是否在$O(d)$时间内在$G\setminus D$中连接。这改进了Duan和Pettie(SODA 2017)在空间和更新时间方面的先前最佳确定性算法,其系数为$d$。它还显著加快了所有已知(甚至随机化)算法的$Ω(\min\{mn,n^ω\})$预处理时间,其中更新时间最多为$\tilde{O}(d^{5})$。
2022-05-08 cs.DS
Path-Reporting Distance Oracles for Vertex-Labeled Graphs
Faculty of Computer and Information Science, Ben-Gurion University of the Negev(内盖夫本-古里安大学计算机与信息科学学院)
本文针对顶点标记图提出路径报告距离 oracle,改进了 stretch 和查询时间,实现了最优 stretch 2k-1,同时保持了高效的存储空间。
2026-04-29 cs.DS
Vertex-Failure Distance Oracles and Labeling Schemes: Compact and Constant-Approximate
University of Michigan(密歇根大学)
本文提出顶点故障距离预言机和标记方案的新算法,实现常数近似、近线性空间和高效查询,并首次给出非平凡标记方案。
2026-10-02 cs.DS
Connectivity Oracles for Planar Graphs
本文研究平面图的动态子图连通性问题。在这个模型中,有一个固定的底层平面图,其中每个边和顶点要么是“关闭”(失败),要么是“打开”(恢复)。我们希望回答关于“on”子图的连通性查询。该模型有两个自然变体,一个是在所有连接查询之前存在$d$边/顶点故障,另一个是故障/恢复和查询混合在一起。我们提出了一个$d$ -故障连通性甲骨文平面图,处理任何$d$边/顶点故障在$sort(d,n)$时间,使连接查询可以回答在$pred(d,n)$时间。(Here $sort$和$pred$是在大小为$d$的$[n]$子集上进行整数排序和整数前导搜索的时间。)我们的算法有两个离散部分。第一个算法是针对三连通平面图的。它利用了巴内特定理,该定理指出每个三连通平面图都包含一个3度生成树。第二部分是从一般平面图到三连通平面图的一般约化。此外,我们的算法是可证明的最佳。Patrascu和Thorup关于前趋搜索的下限的含义是没有$d$ -故障连通性预言机(甚至在树上)可以击败$pred(d,n)$查询时间。我们将我们的算法扩展到子图连接模型,其中边/顶点故障(但没有恢复)与连接查询混合在一起。在三连通平面图中,每个故障和查询都在$O(\log n)$时间内处理(摊销),而在一般平面图中,两个边界都变成了$O(\log^2 n)$。
2012-04-23 cs.DS
Connectivity Oracles Under Vertex Failures via a Simple and Fast Low-Degree Steiner Forest Decomposition
University of Warwick(华威大学);University of Michigan(密歇根大学);Peking University(北京大学)
该研究提出一种简单快速的低度数Steiner森林分解算法,构建出性能更优的顶点失效下确定性连通性预言机,消除了现有算法的$n^{o(1)}$因子。
2026-09-03 cs.DS
Space Complexity of Vertex Connectivity Oracles
本文研究了顶点连通性预言的空间复杂度,给出了下界并提出了一种最优空间的构造方法,查询时间与k无关。
2025-11-26 cs.DS math.CO
Maximum-Flow and Minimum-Cut Sensitivity Oracles for Directed Graphs
该研究提出了一种针对有向图中最大流和最小割的敏感预言器,能够应对单边、双边及多边失效情况,通过构造容错流族和优化预言器空间复杂度,实现了高效查询最小割和最大流的算法。
2025-11-28 cs.DS
Exact Distance Oracles for Planar Graphs with Failing Vertices
我们考虑了有向加权平面图在失效顶点存在下的精确距离预言。给定源顶点$u$、目标顶点$v$和$k$失败顶点的集合$X$,这样的oracle返回避免$X$中的所有顶点的最短$u$到$v$路径的长度。我们提出的预言机,可以处理任何数量的$k$的失败。我们展示了空间,查询时间和预处理时间之间的几个权衡。特别是,对于一个有向加权平面图与$n$顶点和任何常数$k$,我们显示了一个$\tilde{\mathcal{O}}(n)$-大小,$\tilde{\mathcal{O}}(\sqrt{n})$-查询时的oracle。然后,我们提出了一个空间与查询时间的权衡:对于任何$q \in \lbrack 1,\sqrt n \rbrack$,我们提出了一个甲骨文的大小$n^{k+1+o(1)}/q^{2k}$回答查询在$\tilde{\mathcal{O}}(q)$时间。对于单顶点故障($k=1$),我们的$n^{2+o(1)}/q^2$-大小、$\tilde{\mathcal{O}}(q)$-查询时oracle通过任何$t \in (0,1/2]$的$q \geq n^t$的多项式因子改进了Baswana等人[SODA 2012]之前最著名的权衡。对于多个故障,没有平面性利用的结果是以前已知的。这项工作的初步版本已在SODA 2019中提出。在这个版本中,我们展示了改进的空间与查询时间的权衡,这依赖…
2021-08-30 cs.DS
An Optimal $3$-Fault-Tolerant Connectivity Oracle
本文提出一个最优的 3-故障容错连通性预言机,基于 DFS 框架,在 O(n+m) 预处理和 O(n) 空间下常数时间回答连通性查询,并支持顶点割及连通分量数量查询。
2025-04-24 cs.DS
Deterministic Sensitivity Oracles for Diameter, Eccentricities and All Pairs Distances
我们构建数据结构的极值和成对的距离在有向图中存在的瞬态边缘故障。Henzinger等人[ITCS 2017]启动了直径和顶点偏心率的容错(灵敏度)预言研究。我们扩展了这一点,特别注重空间效率。我们提出了几种新的数据结构,其中第一个容错偏心预言机的双重故障在次立方空间。我们进一步证明了下限,显示限制近似与空间和直径与空间的容错预言机的权衡。它们突出了无向图和有向图的数据结构之间的关键区别。最初,我们的预言是随机的,依赖于敏感性分析中经常使用的抽样技术。在Alon,Eschenhik和Cohen [ICALP 2019]以及Karthik和Parter [SODA 2021]的工作基础上,我们开发了一个分层框架来去随机化容错数据结构。我们首先将其应用于我们自己的直径和偏心率预言,然后通过对文献中的算法进行去随机化来展示其多功能性:Ren的距离灵敏度预言[JCSS 2022]以及Chechik和Magen的单源替换路径算法[ICALP 2020]。这样,我们获得了第一个确定性的距离灵敏度预言与次立方预处理时间。
2022-04-22 cs.DS
Connectivity Oracles for Graphs Subject to Vertex Failures
我们引入了新的数据结构,以回答连接查询的图形批量顶点故障。确定性结构在$\tilde{O}(d^3)$时间内处理一批$d\leq d_{\star}$故障顶点,然后在$O(d)$时间内回答连接性查询。它占用空间$O(d_{\star} m\log n)$。我们开发了一个随机蒙特卡罗版本的数据结构与更新时间$\tilde{O}(d^2)$,查询时间$O(d)$,和空间$\tilde{O}(m)$的任何故障绑定$d\le n$。这是第一个连通性预言一般图,可以有效地处理无限数量的顶点故障。我们还开发了一个更有效的蒙特卡罗边缘故障连接预言机。使用空间$O(n\log^2 n)$,$d$边缘故障处理在$O(d\log d\log\log n)$的时间,此后,连接查询回答在$O(\log\log n)$的时间,这是正确的w.h.p.我们的数据结构是基于一个新的无向图$G=(V,E)$,这是独立的利益的分解定理。它指出,对于任何终端集$U\subseteq V$,我们可以删除一个集$B$的$|U|/(s-2)$顶点,使剩余的图包含一个施泰纳森林$U-B$与最大程度$s$。
2017-09-06 cs.DM cs.DS math.CO
Space-Optimal Sensitivity Oracles for Single-Source Mincuts
Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所)
针对边故障查询,提出首个O(n)空间单源最小割灵敏度预言机,匹配插入情况的最优界,并给出近最优查询时间的亚二次空间变体。
2026-07-02 cs.DS
Fixed-Parameter Sensitivity Oracles
我们结合距离灵敏度预言机(DSO)和固定参数易处理性(FPT)的思想来设计FPT图问题的灵敏度预言机。一个具有灵敏度$f$的预言机对FPT问题$Π$在一个具有参数$k$的图$G$上按时间$O(g(f,k) \cdot \textsf{poly}(n))$预处理$G$。当用$G$的至多$f$边的集合$F$查询时,oracle将答案报告给图$G-F$上的$Π$ -具有相同的参数$k$,即,$G$被剥夺了$F$。oracle在回答查询时的速度应该比在$G-F$上从头开始运行最著名的FPT算法快得多。我们主要针对$k$ -路径和$k$ -顶点覆盖问题设计了灵敏度预言机。根据我们的研究路线连接容错FPT和最短路径问题,我们还介绍了参数化的距离计算。我们研究的问题,给定一个固定的源$s$和参数$f$和$k$的有向无权图,构造一个多项式大小的预言机,有效地报告,对于任何目标顶点$v$和设置$f$边缘的$F$,是否从$s$到$v$的距离增加最多由$k$在$G-F$的添加剂项。
2021-12-06 cs.DS
Space-Efficient Path-Reporting Approximate Distance Oracles
我们考虑了一般无向图的近似{ \em路径报告}距离预言、距离标记和具有极低空间需求的标记路由。对于距离预言,我们将展示如何打破n \log n空间的Thorup和Zwick的约束,如果近似{ \em路径},而不是距离需要报告。对于近似距离标记和标记路由,我们打破了以前最好的已知空间的O(log n)字每个顶点的界限。这种空间效率的成本是增加的拉伸。
2014-10-03 cs.DS
Compact and Fast Sensitivity Oracles for Single-Source Distances
令$s$表示具有$n$顶点和$m$边的非负实加权无向图$G$的一个可区别的源顶点。在本文中,我们提出了两个有效的\emph{single-source approximate-distance sensitivity oracles},即\emph{compact}数据结构,能够\emph{quickly}报告一个近似(乘拉伸因子)的距离从$s$到$G$的任何节点的$G$中的任何边缘的故障。更确切地说,我们首先提出了一个灵敏度预言的大小$O(n)$,这是能够报告2-近似距离源在$O(1)$的时间。然后,我们进一步发展我们的建设,为任何$0<ε<1$,另一个灵敏度oracle的大小$O\left(n\cdot \frac{1}ε \log \frac{1}ε\right)$,并能够报告一个$(1+ε)$ -近似距离$s$任何顶点的$G$在$O\left(\log n\cdot \frac{1}ε \log \frac{1}ε\right)$时间。因此,就大小和延伸而言,后一个预言机本质上是最优的,并且它只要求对数查询时间。最后,我们的结果补充了一个空间下界的相关类的单源\emph{additively-stretched}灵敏度预言机,这是有助于实现的难度设计紧凑的这类预言机。
2016-08-16 cs.DS
Õptimal Dual Vertex Failure Connectivity Labels
在本文中,我们提出了简洁的标签计划,支持连接查询下的顶点故障。对于给定的$n$ -顶点图$G$,$f$ -VFT(分别,EFT)连通性标记方案是一种分布式数据结构,其为每个图边和顶点分配短标记,使得给定顶点对$u$和$v$的标记,以及至多$f$失败顶点(分别,边缘)$F$,可以确定在$G \setminus F$中$u$和$v$是否连接。主要的复杂性度量是单个标签的长度。由于他们的介绍[Courcelle,Twigg,STACS '07],FT标签计划已被设计成只为有限的收集图的家庭。最近的一项工作[Dory and Parter,PODC 2021]为边失效下的一般图提供了EFT标记方案,使得顶点失效的情况相当开放。我们给出了第一个对任意$n$ -顶点图的$f \geq 2$的次线性$f$ -VFT标号方案.我们的关键结果是$2$-VFT连接标签与$O(\log^3 n)$位。我们的结构是基于著名的重轻树分解技术[Sleator和Tarjan,STOC 1981]之上的双重故障替换路径的结构分析。我们还为任何$f=o(\log\log n)$提供了具有亚线性长度(以$|V|$计)的$f$-VFT标签,该标签基于对现有EFT标签的缩减。
2022-08-22 cs.DS
Improved distance sensitivity oracles via tree partitioning
提出了一种改进的距离灵敏度预言机(DSO)结构。该任务是对一个非负权图进行预处理,使得一个数据结构可以快速地为每个三元组的源、终端和故障顶点回答替换路径长度。先前的最佳算法在时间上构造$\tilde{O}(mn)$,其在$O(1)$时间上处理查询的大小为$O(n^2\log n)$的距离敏感性预言机。作为改进,我们的oracle占用$O(n^2)$空间,同时保留$O(1)$查询效率和$\tilde{O}(mn)$预处理时间。值得注意的是,我们的新数据结构的空间复杂度和查询时间是渐近最优的。
2016-05-15 cs.DS
Edge Estimation with Independent Set Oracles
我们研究的任务,估计边的数量在一个图中访问只有一个独立集甲骨文。独立集查询从组测试中汲取动力,并应用于决策与计数问题的复杂性。我们给出了两个算法来估计$n$ -顶点图中的边数,使用(i)$\mathrm{polylog}(n)$二分独立集查询,或(ii)${n}^{2/3} \cdot\mathrm{polylog}(n)$独立集查询。
2020-03-11 cs.DS
Near-Optimal Deterministic Single-Source Distance Sensitivity Oracles
给定一个具有源顶点$s$的图,单源替换路径(SSRP)问题是针对每个顶点$t$和边$e$,计算从$s$到$t$且避开$e$的最短路径的长度$d(s,t,e)$。单源距离敏感性Oracle(单源DSO)是一种数据结构,它通过返回距离$d(s,t,e)$来回答$(t,e)$形式的查询。我们展示了如何确定性地压缩$n$ -顶点,$m$ -边图的输出的SSRP问题的整数边的范围$[1,M]$到一个单源DSO的大小为$O(M^{1/2}n^{3/2})$与查询时间$\widetilde{O}(1)$。空间要求是最佳的(字的大小),我们的技术也可以处理顶点故障。Anhik和Cohen [SODA 2019]提出了一种用于无向和无权图的组合随机$\widetilde{O}(m\sqrt{n}+n^2)$时间SSRP算法。Grandoni和Vassilevska Williams [FOCS 2012,TALG 2020]给出了一个代数的,随机的$\widetilde{O}(Mn^ω)$时间SSRP算法,用于$[1,M]$范围内具有整数边权重的图,其中$ω<2.373$是矩阵乘法指数。我们去随机化这两种算法的无向图在相同的渐近运行时间,并应用我们的压缩,以获得确定性的单源DSO。$\widetilde{O}(m\sqrt{n}+n^2)$和$\widetilde{O}(Mn^ω)$预处理时间是对以…
2021-06-29 cs.DS
Approximate Single Source Dual Fault Tolerant Distance Oracle
IIT Gandhinagar(印度理工学院甘地纳加尔分校)
给定带权无向图及源顶点,设计单源双容错距离预言机。核心方法是利用特定算法,主要贡献是在处理最多两条故障边时,以\(\tilde{O}(n\sqrt{n})\)空间和\(\tilde{O}(1)\)查询时间给出\((1 + O(\epsilon))\)近似最短路径权重。
2026-07-21 cs.DS
Planar Reachability Under Single Vertex or Edge Failures
本文给出了平面有向图在单边失效或单点失效情况下的一个有效的可达预言机。具体来说,我们表明,一个平面有向图$G$可以预处理在$O(n\log^2{n}/\log\log{n})$的时间,产生一个$O(n\log{n})$ -空间的数据结构,可以回答在$O(\log{n})$的时间是否$u$可以达到$G$中的$v$,如果顶点$x$(边缘~ $f$)从$G$中删除,任何查询顶点$u,v$和失败的顶点$x$(失败的边缘$f$)。据我们所知,这是平面有向图的第一个数据结构,具有接近最佳的预处理时间,在多对数时间内回答任何类型的故障下的所有对查询。我们还考虑2-可达性问题,其中我们给出了一个平面有向图$G$,我们希望确定是否有两个顶点不相交(边不相交)路径从$u$到$v$,查询顶点$u,v$。在这种情况下,我们提供了一个接近最优的2-可达性预言机,这是存在的单一故障下的可达性预言机的变体,具有以下界限。我们可以在$O(n\log^{O(1)}{n})$时间内构造一个$O(n\log^{3+o(1)}{n})$ -空间数据结构,该数据结构可以在$O(\log^{2+o(1)}{n})$时间内检查任何查询顶点$u,v$是否$v$从$u$是2-可达的,或者找到位于$G$中从$u$到$v$的所有路径上的某个分离顶点(边)$x$。为了得到我们的结果,我们遵循Thorup关于平面图的可达性的一般递归方法[…
2021-01-07 cs.DS
Sensitivity and Dynamic Distance Oracles via Generic Matrices and Frobenius Form
本文基于通用矩阵的 Frobenius 标准形构建更新与查询工具,并用于有向图,给出最优单故障 DSO、改进的多故障 DSO 及支持边/顶点更新的动态距离预言机。
2023-08-17 cs.DS
Vertex Fault Tolerant Additive Spanners
网络的{ \em容错}结构需要在网络的某些边或顶点发生故障后继续运行。在本文中,我们解决的问题,设计一个{ \em容错}的添加剂,即,一个子图$H$的网络$G$,使以下故障的一个单一的顶点,$H$的幸存部分仍然包含一个\emph{additive}的$G$(的幸存部分),满足$dist(s,t,H\setminus \{v\}) \leq dist(s,t,G\setminus \{v\})+β$的每一个$s,t,v \in V$。最近,Braunschvig等人考虑了构造对高达$f$ \emph{edges}的失效有弹性的容错加性空间的问题。处理\emph{vertex}故障的问题在其中没有解决。在本文中,我们提出了新的技术,以建设可加FT-空间克服失败的一个单一的顶点在图中。我们的第一个结果是一个FT-可加性拉伸$2$和$\widetilde{O}(n^{5/3})$边缘。我们的第二个结果是具有附加拉伸$6$和$\widetilde{O}(n^{3/2})$边缘的FT-100。该构造算法由两个主要部分组成:(a)构造FT聚类图和(b)应用适当采用故障倾向设置的修改后的路径购买过程。最后,我们还描述了两个构造{ \em容错多源加性空间},旨在保证一个有界的加性拉伸后的顶点故障,对于每对$S \times V$的源$S\subseteq V$的一个给定的子集的顶点。我们构造的加法拉…
2014-08-02 cs.DS
Approximate Distance Oracles for Planar Graphs with Improved Query Time-Space Tradeoff
我们考虑边权n-顶点无向平面图的近似距离预言。给定固定的n> 0,我们提出了一个(1+ n)-近似距离预言机,其空间复杂度为O(n(loglog n)^2),查询时间复杂度为O((loglog n)^3).这将Thorup(FOCS 2001,J. ACM 2004)和Klein(SODA 2002)的预言机的查询时间和空间的最佳乘积从O(n log n)提高到O(n(loglog n)^5)。
2016-01-05 cs.DS
Sensitivity Oracles for All-Pairs Mincuts
设$G=(V,E)$是$n$顶点和$m$边上的无向无权图.我们解决了$G$中所有对mincut的敏感性预言问题,定义如下。建立一个紧凑的数据结构,在接收到任何一对顶点$s,t\in V$和任何边的失败(或插入)作为查询时,可以有效地报告失败(或插入)后$s$和$t$之间的mincut。据我们所知,这个问题不存在数据结构,需要$o(mn)$空间和非平凡的查询时间。我们提出以下结果。- 我们的第一个数据结构占用${\cal O}(n^2)$空间,并保证${\cal O}(1)$查询时间,以报告任何边失败(或插入)时产生的$(s,t)$ -mincut的值。此外,可以在最坏情况下最优的${\cal O}(n)$时间内报告定义更新后所得$(s,t)$ -mincut的顶点集。- 我们的第二种数据结构以增加查询时间为代价优化了空间。它占用${\cal O}(m)$空间--这也是$G$占用的空间。查询时间为${\cal O}(\min(m,n c_{s,t}))$,其中$c_{s,t}$是$G$中$s$和$t$之间的mincut值。与从头开始计算$(s,t)$ -mincut的最佳已知确定性算法相比,该查询时间快了$Ω(\min(m^{1/3},\sqrt{n}))$倍。- 如果我们只想知道一条边的失败(或插入)是否会改变$(s,t)$ -mincut的值,我们可以将${\cal O}(n^2…
2021-10-03 cs.DS
Fast and Compact Exact Distance Oracle for Planar Graphs
对于给定的图,距离预言机是回答顶点对之间的距离查询的数据结构。我们引入了一个$O(n^{5/3})$ -空间距离预言机,它能在$O(\log n)$时间内回答$n$ -顶点平面边权有向图的精确距离查询.所有以前的距离预言平面图与真正的次二次空间,即,空间$O(n^{2 - ε})$用于某些常数$ε> 0$)或者需要$n$中查询时间多项式,或者只能回答近似距离查询。此外,我们展示了如何权衡时间和空间:对于任何$S \ge n^{3/2}$,我们展示了如何获得一个$S$ -空间距离的甲骨文,回答查询的时间$O((n^{5/2}/ S^{3/2}) \log n)$。这是一个多项式的改进,在以前的平面距离预言机与$o(n^{1/4})$查询时间。
2017-05-02 cs.DS
Algorithms for Distance Sensitivity Oracles and other Graph Problems on the PRAM
The University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校)
本文首次提出在PRAM模型下构建距离敏感预言机的算法,并解决了其他图问题的最优并行算法。
2025-12-30 cs.DS
Hyper-distance Oracles in Hypergraphs
针对超图点对点距离查询,提出基于地标且直接构建于超图的 HypED 预言机,利用 s 连通分量优化地标放置,实现毫秒级近似回答并控制索引大小与误差权衡。
2024-03-19 cs.DS
Finding Most Shattering Minimum Vertex Cuts of Polylogarithmic Size in Near-Linear Time
本研究提出首个近线性时间随机算法,用于列出多对数规模的碎纸机割集并找到最具破碎性的最小顶点割集,打破了保持二十余年的二次时间界,消除了顶点连通性增强问题的算法瓶颈。
2024-07-11 cs.DS
Constructing a Distance Sensitivity Oracle in $O(n^{2.5794}M)$ Time
我们继续研究距离灵敏度预言机(DSO)。给定一个有向图$G$,$n$的顶点和边的权重在$\{1, 2, \dots, M\}$中,我们想构建一个数据结构,使得给定任何源顶点$u$、任何目标顶点$v$和任何故障$f$(它是顶点或边),它输出从$u$到$v$的不经过$f$的最短路径的长度。我们的主要结果是一个DSO的预处理时间$O(n^{2.5794}M)$和常数查询时间。以前,有向图的DSO的最佳预处理时间是$O(n^{2.7233}M)$,即使在无向图的更简单情况下,最佳预处理时间也是$O(n^{2.6865}M)$ [Ren,ESA 2020]。然而,我们的DSO的一个缺点是,它只支持距离查询,而不支持路径查询。我们的主要技术成分是一种计算次数- $d$多项式矩阵(即,其条目是次数- $d$单变量多项式的矩阵)模$x^r$的逆的算法。该算法改编自[Zhou,Labahn和Storjohann,Journal of Complexity,2015],我们用更快的矩形矩阵乘法算法替换了它的一些中间步骤。我们还展示了如何计算唯一的最短路径,在$\{1, 2, \dots, M\}$,在$O(n^{2.5286}M)$时间边权重的有向图。该算法是DSO预处理算法的关键。我们的解决方案改进了[Ren,ESA 2020]中的$O(n^{2.6865}M)$时间界限,并匹配当前计算所有对最短路…
2021-08-03 cs.DS
Better Decremental and Fully Dynamic Sensitivity Oracles for Subgraph Connectivity
本文研究了减量与全动态设置下的子图连通性敏感性预言机问题,提出了改进的确定性预言机,在保持近最优空间和查询时间的同时,显著降低了更新时间复杂度。
2024-02-14 cs.DS
Random walks and forbidden minors III: poly(d/ε)-time partition oracles for minor-free graph classes
考虑任何次闭图族(如平面图)中的有界度图族。设d是度界,n是这样一个图的顶点数。这些类中的图具有超有限分解,其中,对于足够小的\e > 0,移除\edn边以得到大小独立于n的连通分量。次线性算法和此类类的属性测试的一个重要工具是划分预言机,由Hassidim-Kelner-Nguyen-Onak(FOCS 2009)的开创性工作引入。分区预言机是一个局部过程,它提供了对超有限分解的一致访问,而无需任何预处理。给定一个查询顶点v,分区oracle输出包含v的分量,其时间与n无关。所有的答案都符合一个超有限分解。Hassidim等人的分区oracle在每个查询的时间上运行d^poly(d/ \e)。他们提出了一个公开的问题,即poly(d/ \e)-时间分割预言机是否存在。Levi-Ron(ICALP 2013)给出了先前方法的改进,以获得在时间d^{ \log(d/ \e)-per query中运行的分区oracle。本文解决了这一问题,并给出了任意次闭族中有界度图的\poly(d/ \e)-时间划分预言.与以前的工作线的基础上组合的方法,我们采用的技术,从谱图理论。我们建立在最近的谱图理论工具包的小封闭图的家庭,作者介绍了开发高效的属性测试。我们的结果的一个后果是一个多(d/ \e)查询测试的任何单调性和添加剂性质的小封闭的家庭(如二分平面图)。我们的结果也给出了聚(d/ \e)-…
2021-05-02 cs.DS
On the complexity of the (approximate) nearest colored node problem
给定一个图$G=(V,E)$,其中每个顶点都从集合$C=\{c_1, c_2, .., c_σ\}$中分配一种颜色。在(近似)最近着色节点问题中,我们想要查询给定$v \in V$和$c \in C$的从$v$到彩色$c$的最近节点的(近似)距离$\widehat{\mathbf{dist}}(v, c)$。对于任意整数$1 \leq k \leq \log n$,我们提出了一个颜色距离预言(也经常被称为顶点标签距离预言)拉伸$4k-5$使用空间$O(knσ^{1/k})$和查询时间$O(\log{k})$。这改进了从$O(k)$到$O(\log{k})$的查询时间,而不是最著名的由Albuhik \cite{DBLP:journals/corr/abs-1109-3114}开发的Color Distance Oracle。然后,我们证明了一个下界的细胞探针模型表明,我们的查询时间是最佳的空间常数的因素。我们还调查了动态设置的问题,并找到新的上限和下限。
2018-07-10 cs.DS
Distributed Distance Sensitivity Oracles
针对分布式CONGEST模型中距离敏感性预言机(DSO)无有效结果的问题,提出两种权衡预处理与查询成本的DSO算法,给出无条件下界(基于$k$-SSP下界),并为2-APSiSP问题提供近乎最优上下界。
2025-11-12 cs.DS
Reducing the Randomness in Partition Oracles for Bounded Degree Minor-Free Graphs
IIT Bombay(印度理工学院孟买分校);CISPA Helmholtz Center for Information Security, Saarbrüken(CISPA 亥姆霍兹信息安全中心);Heinrich Heine University, Düsseldorf, Germany(杜塞尔多夫海因里希·海涅大学);Department of Computer Science, University of California, Santa Cruz(加州大学圣克鲁兹分校计算机科学系)
针对有界度无小图,通过将随机种子长度从Ω(n)降低到poly(dε^{-1})·log n,实现了查询复杂度为poly(dε^{-1})的分区预言机。
2026-05-22 cs.DS
Space-Efficient Fault-Tolerant Diameter Oracles
我们设计了$f$边缘容错直径预言机($f$-FDO)。我们预处理一个给定的图$G$上的$n$顶点和$m$边,和一个正整数$f$,构建一个数据结构,当查询一组$F$的$|F| \leq f$边,返回$G-F$的直径。对于直径为$D$的未加权有向图中的单个故障($f=1$),存在Henzinger等人的近似FDO。[ITCS 2017]具有拉伸$(1+\varepsilon)$,恒定查询时间,空间$O(m)$和组合预处理时间$\widetilde{O}(mn + n^{1.5} \sqrt{Dm/\varepsilon})$。我们提出了具有相同拉伸,查询时间和空间的有向图的FDO。其预处理时间为$\widetilde{O}(mn + n^2/\varepsilon)$。预处理时间几乎匹配的组合算法的条件下限,也由Henzinger等人。快速矩阵乘法,我们实现了预处理时间的$\widetilde{O}(n^{2.5794} + n^2/\varepsilon)$。我们进一步证明了一个信息理论的下限表明,任何FDO的拉伸优于$3/2$需要$Ω(m)$位的空间。对于具有非负边权的无向图中的多重失效问题($f>1$),我们给出了一个$f$-FDO,它具有拉伸$(f+2)$、查询时间$O(f^2\log^2{n})$、$\widetilde{O}(fn)$空间和预处理时间$\widetilde{…
2021-07-07 cs.DS
An Efficient Partitioning Oracle for Bounded-Treewidth Graphs
划分预言机是由Hassidim等人(FOCS 2009)引入的,作为常数时间算法的通用工具。对于任何n> 0,分区预言机提供对输入有界度无子图的固定分区的查询访问,其中每个组件具有大小poly(1/n),并且移除的边的数量至多为n *n,其中n是图中的顶点数量。然而,Hassidimet等人的预言机对输入图进行了指数数量的查询,以回答关于分区的每个查询。在本文中,我们构造了一个有效的划分预言图具有常数树宽。Oracle只对输入图进行O(poly(1/n))查询,以回答关于分区的每个查询。有界树宽图类的例子包括固定k的k-外平面图、串并行图、仙人掌图和伪森林。我们的甲骨文产生聚(1/1)-时间属性测试算法的成员在这些类的图。预言机的另一个应用是一个poly(1/n)-time算法,该算法近似具有有界树宽的图中的最大匹配大小、最小顶点覆盖大小和最小支配集大小,直到加性n *n。最后,预言机可以用来在poly(1/n)时间内测试输入的有界树宽图是否是k-可着色的或完美的。
2011-06-22 cs.DS
A Quasi-Polynomial Time Partition Oracle for Graphs with an Excluded Minor
受测试平面性和相关属性问题的启发,我们研究了设计高效的{ \em划分预言机}的问题。{ \em分区oracle}是一个过程,在给定对有界度图$G= (V,E)$的关联列表表示和参数$\eps$的访问时,当在顶点$v\in V$上查询时,返回$v$在所有图顶点的分区中所属的部分(顶点子集)。划分应该是这样的,所有部分都很小,每个部分都是连通的,如果图具有某些属性,则部分之间的边的总数至多为$\eps |V|$。本文在$1/\eps$中给出了查询复杂度为拟多项式的排除子图的划分预言机,从而改进了Hassidim等人({ \em Proceedings of FOCS 2009})在$1/\eps$中给出的查询复杂度为指数的划分预言机的结果.这一改进意味着相应的改进的复杂性测试的平面性和其他属性,其特征在于被排除的未成年人,以及次线性时间近似算法,工作的承诺下,该图有一个被排除的未成年人。
2013-02-14 cs.DS
The Power of Dynamic Distance Oracles: Efficient Dynamic Algorithms for the Steiner Tree
在本文中,我们研究了Steiner树问题的一个动态的终端集。我们考虑的模型,我们给出了一个$n$ -顶点图$G=(V,E,w)$与正实边权重,我们的目标是保持一棵树,这是一个很好的近似的最小斯坦纳树跨越终端集$S \subseteq V$,随着时间的推移而变化。应用于终端集的更改可以是终端添加(增量方案)、终端删除(减量方案),也可以是两者兼而有之(完全动态方案)。我们在这方面的任务是双重的。我们希望支持次线性$o(n)$时间的更新,并保持算法的近似因子尽可能小。我们表明,我们可以保持一个$(6+\varepsilon)$近似Steiner树的一般图在$\tilde{O}(\sqrt{n} \log D)$时间每终端添加或删除。这里,$D$表示由$G$引起的度量的拉伸。对于平面图,我们实现了相同的运行时间和$(2+\varepsilon)$的近似比。此外,我们展示了更快的算法,增量和减量的情况。最后,我们表明,如果我们允许更高的近似比,甚至更有效的算法是可能的。特别是,我们展示了平面图的多对数时间$(4+\varepsilon)$ -近似算法。我们的算法的主要组成部分之一是动态距离预言的顶点标记图,这是独立的利益。我们还改进和使用在线算法的Steiner树问题。
2016-06-24 cs.DS
Near Optimal Algorithm for Fault Tolerant Distance Oracle and Single Source Replacement Path problem
在一个有源点$s$的图$G$中,我们设计了一个距离预言机,它可以回答以下查询:查询$(s,t,e)$ --找出从一个固定的源点$s$到任意一个目标点$t$的最短路径的长度,同时避开任意一条边$e$。我们设计了一个确定性的算法,建立这样一个预言在$\tilde{O}(m\sqrt n)$的时间。我们的oracle使用$\tilde{O}(n\sqrt n)$空间,可以在$\tilde{O}(1)$时间内回答查询。我们的预言机是一个改进的工作,Bilanet al.(ESA 2021)在预处理时间,构造了第一个确定性的预言机为这个问题在$\tilde{O}(m\sqrt n+n^2)$时间。使用我们的距离预言,我们还解决了{ \em单源替换路径问题}(SSR问题)。Escherhik和Cohen(SODA 2019)设计了一种随机组合算法来解决SSR问题。其算法的运行时间为$\tilde{O}(m\sqrt n + n^2)$。本文证明了SSR问题可以在$\tilde{O}(m\sqrt n + |\mathcal{R}|)$时间内求解,其中$\mathcal{R}$是SSR问题在$G$中的输出集.我们的SSR算法是最佳的(最多对数因子),因为对于解决这个问题的任何组合算法,都存在$Ω(m\sqrt n)$的条件下限。
2022-06-30 cs.DS
Learning Very Large Graphs with Unknown Vertex Distributions
最近,Goldreich引入了具有未知分布的有界度图的属性测试的概念。我们建议对他的想法稍作修改:Radon-Nikodym神谕。使用这些预言机,任何合理的图形属性都可以在恒定时间内对平面图类别中的任何合理的未知分布进行测试。我们还讨论了随机局部分布算法,它适用于具有未知分布的非常大的图。最后,我们讨论了如何使用观察而不是采样来学习图形属性。
2019-08-30 cs.DS math.CO math.DS
Fault-Tolerant ST-Diameter Oracles
University of L’Aquila(拉奎拉大学);Indian Institute of Technology Delhi(德里印度理工学院);Reichman University(雷希曼大学);Hasso Plattner Institute, University of Potsdam(波茨坦大学哈索·普拉特纳研究所);Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院)
针对边故障图,通过归约为距离敏感预言机,设计容错ST-直径预言机,给出大小、拉伸、查询与预处理时间的新权衡,并证明拉伸优于5/3时空间下界为Ω(n^{3/2})。
2026-05-26 cs.DS
Sublinear Spectral Clustering Oracle with Little Memory
School of Computer Science and Technology, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学计算机科学与技术学院);Fudan University(复旦大学);Shanghai Innovation Institute(上海创新研究所)
本文提出亚线性谱聚类Oracle,通过减少内存使用实现子线性时间响应,分析了内存与查询时间的权衡,并通过实验验证了其有效性。
2026-04-16 cs.DS
Fault-Tolerant Approximate Shortest-Path Trees
网络的弹性是指当任何节点或链路发生故障时,网络仍能保持\emph{effectively}正常工作的能力。然而,为了降低运营和设置成本,网络的规模应该很小,这与弹性的要求相冲突。在本文中,我们针对{ \em广播}路由方案的突出情况解决了这种权衡,并且我们构建了有效的(即,稀疏和快速)\emph{fault-tolerant approximate shortest-path trees},用于边和顶点\emph{single-failure}情况。特别是,对于一个$n$ -顶点非负加权图,并为任何常数$\varepsilon >0$,我们设计了两个结构的大小$O(\frac{n \log n}{\varepsilon^2})$,保证$(1+\varepsilon)$ -拉伸路径从选定的源也存在的边缘/顶点故障。这与目前最知名的解决方案相比具有优势,这些解决方案适用于尺寸为$O(n)$且拉伸因子为3的边缘失效情况,以及尺寸为$O(n \log n)$且拉伸因子为3的顶点失效情况。此外,我们还专注于未加权的情况下,我们证明了一个普通的$(α,β)$ -可略有增加,以建立有效的容错近似\emph{breadth-first-search trees}。
2016-11-04 cs.DS
A Linear-Size Logarithmic Stretch Path-Reporting Distance Oracle for General Graphs
2001年Thorup和Zwick设计了一个距离预言机,它给定一个$n$ -顶点无向图和一个参数$k$,其大小为$O(k n^{1+1/k})$ .在查询$(u,v)$时,它们的oracle构造$u$和$v$之间的$(2k-1)$ -近似路径$Π$。Thorup-Zwick的oracle的查询时间是$O(k)$,后来被Rumhik改进为$O(1)$。Thorup和Zwick预言的一个主要缺点是它的空间是$Ω(n \cdot \log n)$。Mendel和Naor设计了一个带有空间$O(n^{1+1/k})$和伸展$O(k)$的预言机,但他们的预言机只能报告距离估计而不能报告实际路径。在本文中,我们设计了一个路径报告距离预言机的大小$O(n^{1+1/k})$,拉伸$O(k)$和查询时间$O(n^ε)$,对于一个任意小的$ε> 0$。特别是,我们的oracle可以使用线性大小提供对数拉伸。我们的oracle的另一个变体具有大小$O(n \log\log n)$、多对数拉伸和查询时间$O(\log\log n)$。对于未加权图,我们设计了一个距离预言机与乘法拉伸$O(1)$,添加剂拉伸$O(β(k))$,对于一个功能$β(\cdot)$,空间$O(n^{1+1/k} \cdot β)$,和查询时间$O(n^ε)$,对于一个任意小的常数$ε>0$。在这些预言机中,乘法拉伸和大小之间的折…
2015-06-28 cs.DS
Connectivity Oracles for Predictable Vertex Failures
Max Planck Institute of Informatics(马克斯·普朗克信息学研究所);University of Ioannina(约阿尼纳大学);UC San Diego(加州大学圣迭戈分校);ISTA(ISTA(奥地利科学技术研究所));Bocconi University(博科尼大学)
在带预测的算法范式下,设计支持顶点故障的连通性预言机数据结构,利用预测与实际故障的对称差实现O(η)查询时间,并证明其条件最优。
2024-09-20 cs.DS cs.LG
Exploiting Hopsets: Improved Distance Oracles for Graphs of Constant Highway Dimension and Beyond
对于固定的$h \geq 2$,我们考虑的任务是添加到一个图$G$的一组加权捷径边在同一个顶点集,这样的最短$h$跳路径的长度之间的任何一对顶点的扩增图是完全相同的原始距离在这些顶点之间的$G$。具有该性质的捷径边的集合被称为精确$h$跳集,并且可以应用于处理图$G$上的距离查询。特别是,一个$2$ -跳集直接对应于一个分布式的距离预言称为枢纽标记。在这项工作中,我们探讨了集中式的距离甲骨文的基础上$3$ -跳集,并显示其优势,在几个实际的场景。特别是,对于图的恒定公路尺寸,更普遍的是,对于图的恒定骨架尺寸,我们表明,$3$ -跳集需要指数更少的快捷方式,每个节点比任何先前描述的距离甲骨文,而只会导致查询解码时间的二次增加,实际上提供了一个加速时,简单的甲骨文相比,直接应用的$2$ -跳集。最后,我们考虑的问题,计算最小尺寸的$h$ -跳集(任何$h \geq 2$)为一个给定的图$G$,示出了唯一的最短路径图的情况下的多项式因子近似。当$h=3$,对于一个给定的距离预言机使用的空间上的界限,我们提供了一个建设的跳集实现polylog近似的空间和查询时间相比,最佳的$3$ -跳集预言机给定的空间界限。
2019-05-24 cs.DS
Approximating the Average-Case Graph Search Problem with Non-Uniform Costs
Gdańsk University of Technology(格但斯克理工大学)
研究在图中寻找隐藏顶点的最优策略,考虑顶点不同成本和权重,提出O(√log n)和(4+ε)近似算法。
2025-11-09 cs.DS
Succinct Navigational Oracles for Families of Intersection Graphs on a Circle
我们考虑设计简洁的导航神谕的问题,即,简洁的数据结构,其有效地支持基本导航查询,例如圆上的相交图的度、邻接和邻域,其包括图形类,例如{ \it circle graphs}、{ \it $k$ -圆-圆图}、{ \it circle-trapezoidal graphs}、{ \it trapezoidal graphs}。度查询报告给定顶点的关联边的数量,邻接查询询问两个给定顶点之间是否有边,邻域查询枚举给定顶点的所有邻居。我们首先证明了这些交叉图类的一般下界,然后提出了一个统一的方法,让我们获得匹配的下限和上限表示这些图类。更具体地说,我们的下界证明使用一个统一的技术来产生所有这些类的紧边界,这是其次是我们的数据结构,也是从一个统一的表示方法,以实现简洁的每一类。此外,我们还证明了表示{ \it梯形}图的空间下界,并给出了这类图的简洁导航预言。
2020-10-09 cs.CC cs.DM cs.DS
A Nearly Linear Time Construction of Approximate Single-Source Distance Sensitivity Oracles
本文首次为有向带权图提出近线性时间的 $(1+ε)$-近似单源距离敏感性预言机构造算法,突破 $\tilde{O}(mn)$ 时间与近似因子 3 的限制,并证明精确计算的条件下界不适用于近似情形。
2024-07-02 cs.DS