A General Coreset-Based Approach to Diversity Maximization under Matroid Constraints
多样性最大化是网络搜索和数据采掘中的一个基本问题。对于$n$元素的给定数据集$S$,该问题需要确定包含$k\ll n$“代表”的$S$的子集,其最小化以成对距离表示的某些多样性函数,其中距离模型不相似。该问题的一个重要变体规定解满足额外的正交要求,其可以被指定为拟阵约束(即,可行解必须是给定拟阵的大小为$k$的独立集)。虽然无约束的多样性最大化承认有效的基于核心集的策略,几个多样性函数,已知的方法处理额外的拟阵约束仅适用于一个多样性函数(距离的总和),并基于一个昂贵的,固有的顺序,局部搜索在整个输入数据集。我们设计了第一个基于核心集的算法,在拟阵约束下的各种多样性函数的多样性最大化,连同有效的顺序,MapReduce和流实现。从技术上讲,我们的算法依赖于一个小的coreset,也就是说,一个子集的$S$包含一个可行的解决方案,这是不超过一个因素$1-ε$远离$S$的最佳解决方案。虽然我们的算法是完全通用的,对于分区和横向拟阵,如果$ε$是一个常数在$(0,1)$和$S$有界加倍的尺寸,coreset大小是独立的$n$,它是足够小,以提供一个缓慢的顺序算法执行提取一个最终的,准确的,在合理的时间内解决方案。大量的实验表明,我们的算法是准确的,快速和可扩展的,因此,他们能够处理大数据场景中典型的大输入实例。
2020-02-08 cs.DC cs.DS
$k$-Center Clustering with Outliers in the MPC and Streaming Model
给定一个点集$P \subseteq X$,其大小为$n$,在一个具有双倍维数$d$和两个参数$k \in N$和$z \in N$的度量空间$(X,dist)$中,具有$z$离群值的$k$ -中心问题要求返回一个$k$中心集$C^\ast \subseteq X$,使得$P$中除了$z$点之外的所有点到它们在$C^\ast$中最近的中心的最大距离最小。这个问题的一个$(ε,k,z)$ -核心集是一个加权点集$P^*$,使得在$P^*$上具有$z$离群值的$k$ -中心问题的最优解给出了在$P$上具有$z$离群值的$k$ -中心问题的$(1\pmε)$ -近似.我们研究了大规模并行计算(MPC)模型中,以及在插入只有以及完全动态流模型的核心集的建设。对于任何给定的$0 < ε\le 1$,我们得到以下结果:在所有情况下,计算的coreset的大小是$O(k/ε^d+z)$。- 在MPC模型中,我们提出了一种确定性$2$轮和随机化$1$轮算法.此外,我们提供了一个确定性的算法,获得轮数,$R$和每台机器的存储之间的权衡。- 对于只插入流模型,我们提出了一个算法和一个紧的下界来支持它。-我们还讨论了动态流模型,它允许在数据流中插入和删除。在这个模型中,我们提出了第一个算法和一个下界。- 最后,我们考虑滑动窗口模型,其中我们有兴趣为流中的最后一个$W$点保持一个$(ε,k,z)$ -co…
2023-02-24 cs.CG cs.DS
Fully dynamic clustering and diversity maximization in doubling metrics
本文提出全动态设置下基于核心集与增强覆盖树的近似算法,解决k-中心、拟阵中心及多样性最大化问题,实现(α+ε)-近似,且运行时间不依赖精度参数。
2023-02-15 cs.DS
Nearly Optimal Dynamic $k$-Means Clustering for High-Dimensional Data
Princeton University(普林斯顿大学);Columbia University(哥伦比亚大学)
我们认为$k$ -均值聚类问题中的动态流设置,其中点从离散欧几里德空间$\{1, 2, \ldots, Δ\}^d$可以动态插入或删除的数据集。对于这个问题,我们提供了一个一遍coret构造算法使用空间$\tilde{O}(k\cdot \mathrm{poly}(d, \logΔ))$,其中$k$是目标中心数。据我们所知,这是$k$的第一个动态几何数据流算法-意味着在$k$中使用空间多项式维数和近似最优(线性)。
2019-02-07 cs.DS cs.LG stat.ML
A near-optimal fully dynamic distributed algorithm for maintaining sparse spanners
在本文中,我们设计了一个非常有效的全动态分布式算法,以保持稀疏空间。我们的研究结果还包括第一个完全动态的集中式算法的问题与非平凡的界限,增量和减量更新。最后,我们设计了一个非常有效的流算法的问题。
2006-11-01 cs.DS
Fully Dynamic de Bruijn Graphs
我们提出了一个空间和时间有效的完全动态实现de Bruijn图,它也可以支持固定长度的混乱模式匹配。
2016-07-19 cs.DS
Recent Advances in Fully Dynamic Graph Algorithms
近年来,在全动态算法的设计和分析方面取得了重大进展。然而,这些理论结果很少受到关注,从实践的角度来看。很少有算法在真实数据集上实现和测试,它们的实际潜力还远未被理解。在这里,我们提出了一个快速的参考指南,最近的工程和理论成果,在该地区的全动态图算法。
2022-11-17 cs.DS
Faster Fully-Dynamic Minimum Spanning Forest
给出了简单图中全动态最小生成森林问题的一种新的数据结构。边更新在每次操作的$O(\log^4n/\log\log n)$分摊时间中得到支持,从而改进了Holm等人的$O(\log^4n)$分摊界限(STOC'98,JACM'01)。我们假设具有标准指令的Word-RAM模型。
2014-07-25 cs.DS
On Fully Dynamic Graph Sparsifiers
我们开始研究图稀疏化问题的动态算法,并获得完全动态的算法,允许边插入和边删除,每次更新后在图中需要多对数时间。我们的三个主要结果如下。首先,我们给出了一个完全动态的算法来维持一个$ (1 \pm ε) $ -频谱稀疏器与摊销的更新时间$poly(\log{n}, ε^{-1})$。其次,我们给出了一个完全动态的算法来维护一个$ (1 \pm ε) $ -cut稀疏化器与\emph{worst-case}更新时间$poly(\log{n}, ε^{-1})$。两个稀疏化器都具有大小$ n \cdot poly(\log{n}, ε^{-1})$。第三,我们应用我们的动态稀疏算法,以获得一个完全动态的算法保持$(1 + ε)$ -近似值的最大流在一个未加权的,无向的,二分图与摊销更新时间$poly(\log{n}, ε^{-1})$。
2016-10-07 cs.DS
Fully Dynamic Breadth First Search and Spanning Trees in Directed Graphs
ELTE Eötvös Loránd University(厄特沃什·罗兰大学)
本文提出一种在有向图中维护BFS生成树及其层次信息的全动态算法框架,支持边插入和删除操作下的最短路径和可达性维护。
2026-04-14 cs.DS
Improved Fully Dynamic Reachability Algorithm for Directed Graph
我们提出了一个完全动态的算法来维护有向图的可达性信息。所提出的确定性动态算法的更新时间为$O((ins*n^{2}) + (del * (m+n*log(n))))$,其中$m$是当前边数,$n$是图中的顶点数,$ins$是边插入数,$del$是边删除数。每次更新后,每个查询都可以在O(1)时间内回答。该算法结合了现有的全动态可达性算法和著名的证人计数技术,以提高效率,保持可达性信息时,边缘被删除。所提出的算法改进了$O(\frac{n^2}{m+n*log(n)})$的因素,边缘删除最好的现有的全动态算法,以保持可达性信息。
2007-11-21 cs.DS
Fully-dynamic-to-incremental reductions with known deletion order (e.g. sliding window)
动态算法有三种主要类型:$\mathit{incremental}$(仅插入)、$\mathit{decremental}$(仅删除)或$\mathit{fully}$ $\mathit{dynamic}$(插入和删除)。完全动态是动态算法设计的圣杯;它显然比其他两个更通用,但严格来说它更难吗?一些工作设法通过利用增量/减量算法的特定结构(例如[HK 99,HLT 01,BKS 12,ADKKP 16,BS 80,OL 81,OvL 81])或插入/删除的特定顺序(例如[AW 14,HKNS 15,KPP 16])将完全动态减少到增量或减量模型。我们在这项工作中的目标是得到一个尽可能通用的黑盒完全增量减少。我们发现以下条件是必要的:$\bullet$增量算法必须有一个最坏情况(而不是摊销)的运行时间保证。$\bullet$还原必须在我们称之为$\mathit{deletions}$ - $\mathit{look}$ - $\mathit{ahead}$ $\mathit{model}$的过程中起作用,其中当前元素之间的删除顺序是事先已知的。一个值得注意的实际例子是更新的“滑动窗口”(FIFO)顺序。在这些条件下,我们设计:$\bullet$一个简单的,实用的,摊销的全动态的最坏情况下的增量减少与$\log(T)$ -因子开销的运行时间,其中$T$是更新的总数。$\bullet$一…
2022-11-16 cs.DS
An O(log(n)) Fully Dynamic Algorithm for Maximum matching in a tree
在本文中,我们已经开发了一个全动态的算法,保持基数的最大匹配树使用的顶树的建设。其时间复杂度如下:1.创建时间:$O(n(log(n)))$以构建顶层树。2.更新时间:$O(log(n))$ 3.查询时间:O(1)查询最大匹配的基数和$O(log(n))$查找特定边是否匹配。
2009-01-19 cs.DS
Fully-Dynamic Space-Efficient Dictionaries and Filters with Constant Number of Memory Accesses
全动态字典是一种数据结构,用于维护支持插入、删除和成员查询的集合。筛选器近似具有单侧误差的成员资格查询。我们提出了两个设计:1。第一个空间高效的全动态字典,既维护集合又维护随机多集合,并支持查询、插入和删除,在最坏情况下具有高概率的恒定内存访问次数。Arbitman,Naor和Segev的可比字典[FOCS 2010]仅适用于集合。2.通过减少从我们的字典随机多集,我们得到了一个空间有效的全动态过滤器,支持查询,插入,删除,在最坏的情况下,具有高概率的内存访问的恒定数量(只要误报概率是$2^{-O(w)}$,其中$w$表示的字长)。这是第一个内存空间高效的全动态滤波器设计,可证明实现这些属性。我们还提出了一个应用程序的技术来设计我们的字典的静态检索问题。
2019-11-12 cs.DS
Fully Dynamic Single-Source Reachability in Practice: An Experimental Study
给定一个有向图和一个源顶点,全动态单源可达性问题是维护从给定顶点可达的顶点集,受边删除和插入。它是图中最基本的问题之一,直接或间接地出现在许多不同的应用中。虽然已经有关于这个问题的理论工作,显示了完全动态问题的线性条件下界和仅插入和仅删除的上界击败这些条件下界,但还没有实验研究比较完全动态可达性算法在实践中的性能。以前的实验研究在这方面只集中在更一般的所有对可达性或传递闭包问题,并没有使用真实世界的动态图。在本文中,我们弥合这一差距的经验研究了一套广泛的算法的单源可达性问题的完全动态设置。特别是,我们设计了几个完全动态的变种,众所周知的方法来获得和维护可达性信息相对于一个杰出的来源。此外,我们扩展了现有的插入或删除只有上界到全动态算法。即使我们评估的所有完全动态算法的每次操作的最坏情况时间至少在图中的边的数量上是线性的(正如预期的那样,给出了条件下界),我们在我们广泛的实验评估中表明,它们的性能差异很大,无论是在生成的还是在真实世界的实例上。
2020-02-03 cs.DS
Practical Fully Dynamic Minimum Cut Algorithms
我们提出了一个实用有效的算法,以保持在大型动态图的全局最小割下的边插入和删除。虽然这个问题已经有了理论上的工作,我们的算法是第一个实现的全动态算法。该算法使用的理论基础,并将其与高效和微调的实现相结合,给出了一个算法,可以保持快速更新时间的图的全局最小割。我们表明,我们的算法给出了多个数量级的加速比静态方法的边缘插入和删除。
2021-01-13 cs.DS
Fully Dynamic s-t Edge Connectivity in Subpolynomial Time
我们提出了一个确定性的完全动态的算法来回答$c$-边连接查询的$n^{o(1)}$顶点对的最坏情况下更新和查询时间为任何正整数$c = (\log n)^{o(1)}$的图与$n$顶点。以前,已知只有多对数和$O(\sqrt{n})$最差情况更新时间全动态算法分别用于回答$1$、$2$和$3$-边缘连接查询[Henzinger和King 1995,Frederikson 1997,Galil和Italiano 1991]。我们的结果将$c$-边连通性顶点稀疏因子[Chalermsook et al. 2021]扩展到多级稀疏化框架。作为我们的主要技术贡献,我们提出了一种新的更新算法的多级$c$-边连接顶点稀疏子的次多项式更新时间。
2022-02-09 cs.DS
Fully Dynamic Algorithms for Minimum Weight Cycle and Related Problems
在完全动态环境下考虑有向最小权圈问题。据我们所知,到目前为止,还没有完全动态的算法被设计专门为一般的有向图的最小重量圈问题。通过简单地调用Demetrescu和Italiano的全动态APSP算法[J. ACM'04],可以实现$\tilde{O}(n^2)$分摊更新时间。然而,这个界限并没有比稀疏图的琐碎从头开始重新计算算法有所改进。我们的第一个贡献是一个非常简单的确定性$(1+ε)$ -近似算法支持顶点更新(即,改变与指定顶点关联的所有边)在$[1,W]$中对于具有实边权重的有向图的条件接近最优$\tilde{O}(m\log{(W)}/ε)$分摊时间内。利用已知的技术,该算法可以在平面图上实现,并给出了一些新的保持平面有向图的近似割和流的次线性全动态算法。此外,我们展示了一个蒙特卡洛随机精确的全动态最小权重循环算法与$\tilde{O}(mn^{2/3})$最坏情况下的更新,真正的边缘权重。为此,我们推广了Abraham等人[SODA'17]的完全动态的APSP数据结构,以解决“多对最短路径问题”,其中人们对计算每次更新后某些$k$(而不是所有$n^2$)固定源-目标对的距离感兴趣。我们表明,在这种情况下,$\tilde{O}((m+k)n^{2/3})$最坏情况下的更新时间是可能的。
2021-06-22 cs.DS
Fully-dynamic Approximation of Betweenness Centrality
介数是一个著名的中心性度量,它根据网络中节点参与最短路径的情况对节点进行排名。由于精确计算在大型网络中是不允许的,已经提出了几种近似算法。除此之外,近年来已经看到动态算法的出版,用于在不断发展的网络中有效地重新计算介数。在以前的工作中,我们提出了第一个半动态算法,重新计算一个近似的连通图中的边缘插入后批次。在本文中,我们提出了第一个全动态的近似算法(加权和无向图,不需要连接)与可证明的保证最大近似误差。转移到完全动态和断开的图形意味着额外的算法问题,可能是独立的利益。特别是,我们提出了一个新的上界的加权无向图的顶点直径。对于加权和未加权图,我们还提出了第一个全动态算法,跟踪这样的上限。此外,我们扩展我们以前的算法半动态BFS的边缘插入和删除的批次。使用近似,我们的算法是第一个在内存中计算具有数百万条边的全动态网络的介数。我们的实验表明,他们可以实现大幅加速相比,重新计算,高达几个数量级。
2015-07-03 cs.DS
A Faster Algorithm for Fully Dynamic Betweenness Centrality
提出了一种新的全动态算法,用于保持具有正边权值的有向图$G=(V,E)$中顶点的介数中心性。BC是大型复杂网络分析中广泛使用的参数。我们实现了每次更新的摊销$O((ν^*)^2 \log^2 n)$时间,其中$n = |V| $和$ν^*$限制了位于通过任何单个顶点的最短路径上的不同边的数量。该结果通过对数因子改进了[Pontecorvi-Ramachandran 2015]中完全动态BC的摊销界限。我们的算法使用了新的数据结构和技术,在完全动态算法的方法在Thorup [Thorup 2004] APSP在图中唯一的最短路径的扩展。对于具有$ν^* = O(n)$的图,我们的算法匹配[Thorup 2004]中的完全动态APSP界,该界适用于具有$ν^* = n-1$的图,因为它假设唯一的最短路径。
2015-11-25 cs.DS
Efficient and Stable Fully Dynamic Facility Location
我们考虑经典的设施位置问题,在完全动态的数据流中,元素可以插入和删除。在这个问题中,人们感兴趣的是在整个数据流中保持稳定和高质量的解决方案,同时每次更新(插入或删除)只使用很少的时间。我们研究的问题,并提供了第一个算法,在同一时间保持一个恒定的近似值,并招致每次更新的多对数摊销追索权。我们补充我们的理论结果与实验分析表明,我们的方法的实际效率。
2022-10-25 cs.DS
Engineering Fully Dynamic Exact $Δ$-Orientation Algorithms
本文提出首个全动态精确 $\Delta$-定向算法,在边插入和删除时维护最优定向,实验显示比近似算法快32%,比静态精确算法快达6个数量级。
2024-07-17 cs.DS
Maintaining Approximate Maximum Weighted Matching in Fully Dynamic Graphs
我们提出了一个完全动态的算法保持近似最大权匹配一般加权图。该算法保持匹配的${\cal M}$,其权重至少为$1/8 M^{*}$,其中$M^{*}$是最大权重匹配的权重。该算法实现了一个预期的摊销$O(\log n \log \mathcal C)$时间每边插入或删除,其中$\mathcal C$是最高的权重边的权重的比率,在给定的图中的最小的权重边。使用一个简单的随机缩放技术,我们能够获得一个匹配,预期的近似比为4.9108。
2012-12-12 cs.DS
Fully-dynamic Weighted Matching Approximation in Practice
寻找图中的大匹配或重匹配是一个普遍存在的组合优化问题。在本文中,我们工程师的第一个非平凡的实现近似的动态加权匹配问题。我们的第一个算法是基于随机游动/路径结合动态规划。第二个算法是由Stubbs和Williams提出的,但没有实现。粗略地说,他们的算法使用动态未加权匹配算法作为子程序(在多级方法中);这允许我们使用以前的动态未加权匹配算法作为黑盒,以获得全动态加权匹配算法。我们实证研究的算法上的一组广泛的动态实例,并比较它们与最佳加权匹配。我们的实验表明,随机游走算法通常比Stubbs/Williams(关于时间/质量权衡)更好,其结果往往离最优值不远。
2021-04-27 cs.DS
Incremental and Fully Dynamic Subgraph Connectivity For Emergency Planning
在过去的10年中,它已成为流行的研究动态图问题的紧急规划或敏感性设置:而不是考虑一般的完全动态的问题,我们只需要处理一个单一的批量更新的大小$d$,更新后,我们必须回答查询。本文研究了具有灵敏度$d$的动态子图连通性问题:给定一个图,其中一些顶点是激活的,一些顶点是去激活的。之后,我们得到一个更新,其中最多d个顶点的状态发生了变化。然后,我们得到一个序列的连通性查询的激活顶点的子图。我们提出了这个问题的第一个完全动态的算法,它的更新和查询时间只比最好的递减算法略差。此外,我们提出了第一个增量算法,这是紧相对于最好的已知的条件下限,而且,该算法是简单的,我们相信它是可实现的,在实践中是有效的。
2016-11-16 cs.DS
Engineering Fully Dynamic $Δ$-Orientation Algorithms
(完全)动态图算法是一种数据结构,它支持边插入、边删除,并回答特定于所考虑问题的某些查询。已经有很多关于图问题的动态算法的研究,这些图问题可以通过静态算法在多项式时间内求解。然而,虽然有大量的理论工作,有效的动态图算法,很多这些算法从来没有实现和经验评估。在这项工作中,我们考虑的完全动态的边缘定向问题,也称为完全动态的$Δ$ -定向问题,这是保持一个方向的无向图的边缘,使出度低。如果插入或删除边,则可能必须翻转某些边的方向,以避免顶点具有较大的出度。虽然已经有关于这个问题的动态版本的理论工作,但目前还没有可用的实验评估。在这项工作中,我们缩小了这一差距,并设计了一系列新的动态边缘定位算法以及当前文献中的算法。此外,我们评估这些算法在现实世界中的动态图。最好的算法,本文认为在质量方面,基于一个简单的广度优先搜索,计算最佳结果的情况下,超过90%,平均只有2.4%,比最佳解决方案。
2023-01-18 cs.DS
Deterministic Fully Dynamic Data Structures for Vertex Cover and Matching
我们提出了第一个确定性的数据结构保持近似的最小顶点覆盖和最大匹配在一个完全动态的图形$G = (V,E)$,$|V| = n$和$|E| =m$,在$o(\sqrt{m}\,)$时间每次更新。特别是,对于最小顶点覆盖,我们提供了确定性的数据结构,用于在每次更新的$O(\log n/\eps^2)$摊销时间内保持$(2+\eps)$近似。对于最大匹配,我们展示了如何在每次更新的$O(\min(\sqrt{n}/ε, m^{1/3}/\eps^2))$ { \em摊销}时间内保持$(3+\eps)$近似,以及在每次更新的$O(m^{1/3}/\eps^2)$ { \em最差情况}时间内保持$(4+\eps)$近似。我们的完全动态最小顶点覆盖的数据结构基本上是接近最优的,并解决了Onak和Rubinfeld在STOC' 2010中提出的一个公开问题。
2014-12-03 cs.DS
Fully Dynamic Shortest Paths in Sparse Digraphs
针对实权有向图的精确完全动态最短路径问题,提出一种确定性数据结构,实现了最坏情况更新时间与查询时间的非平凡权衡,是稀疏加权有向图领域的首个此类结果。
2024-08-26 cs.DS
Fully Dynamic All Pairs All Shortest Paths
我们考虑的所有对所有最短路径(APASP)问题,它保持了所有的多个最短路径的每一个顶点对在有向图$G=(V,E)$的每一个边的正实权重。我们提出了两个完全动态的算法,在这个问题中,更新支持权重增加或权重减少的一个子集的边缘事件的顶点。我们的第一个算法在每次更新的摊销$O({ν^*}^2 \cdot \log^3 n)$时间内运行,其中$n = |V|$和$ν^*$限制了位于通过任何单个顶点的最短路径上的边的数量。我们的APASP算法导致相同的摊销边界的介数中心性(BC),这是一个参数,广泛用于分析大型复杂网络的完全动态计算。我们的方法是Demetrescu和Italiano [DI04]用于唯一最短路径的全动态算法的推广和变体,并且它建立在我们最近的递减APASP [NPR14]上。我们的第二个(更快)算法减少了摊销成本的对数因子,并使用新的数据结构和技术,在一个完全动态的算法的方法的扩展Thorup。
2022-04-20 cs.DS
A Fast Sketch Method for Mining User Similarities over Fully Dynamic Graph Streams
许多真实世界的网络,如Twitter和YouTube,都是以完全动态的图形流的形式给出的,这些图形流表示为边插入和删除的序列。(e.g.,用户可以订阅和取消订阅YouTube上的频道)。现有的相似性估计方法,如MinHash和OPH是定制的静态图。我们观察到,它们确实是采样方法,并且当应用于完全动态的图流时表现出采样偏差,这会导致较大的估计误差。为了解决这一难题,我们开发了一种快速准确的草图绘制方法VOS。VOS以小的时间复杂度O(1)处理感兴趣的图流中的每条边,并使用小的存储器空间来构建随时间变化的动态图流的紧凑草图。基于在飞行中建立的草图,我们开发了一种方法来估计用户随时间的相似性。我们进行了大量的实验,实验结果证明了我们的方法的效率和有效性。
2019-01-16 cs.DS
New Trade-Offs for Fully Dynamic Matching via Hierarchical EDCS
我们研究了完全动态图中的最大匹配问题:一个图正在进行边插入和删除,目标是在每次边更新后有效地保持一个大的匹配。这一问题近年来受到相当大的关注。已知的算法自然地表现出在所保持的匹配质量(即,近似比)和每次更新所需的时间。虽然已经获得了一些有趣的结果,但这种权衡的最佳行为在很大程度上仍然不清楚。我们的主要贡献是一种新的方法来设计完全动态的近似匹配算法,在一个统一的方式,不仅(基本上)恢复所有以前已知的权衡,通过非常不同的技术,但揭示了一些新的。作为我们实现这一目标的主要工具,我们引入了Bernstein和Stein(2015)的边度约束子图(EDCS)的推广,我们称之为分层EDCS(HEDCS)。
2022-01-09 cs.DS
Fully Dynamic Matching: Beating 2-Approximation in $Δ^ε$ Update Time
在完全动态图中,我们知道如何保持最大匹配的2-近似非常快,也就是说,在多对数更新时间或更好。与此形成鲜明对比的是,尽管进行了广泛的研究,但所有保持$2-Ω(1)$近似匹配的已知算法都要慢得多。理解这一差距,特别是,确定最好的更新时间的算法提供了一个优于2近似匹配是一个主要的开放问题。在本文中,我们表明,对于任何常数$ε> 0$,有一个随机算法,以高概率保持一个$2-Ω(1)$近似最大匹配的全动态一般图在最坏情况下的更新时间$O(Δ^ε+\text{polylog } n)$,其中$Δ$是最大程度。以前,提供优于2近似值的最快全动态匹配算法具有$O(m^{1/4})$更新时间[Bernstein and Stein,SODA 2016]。已知具有更新时间$O(n^ε)$的更快算法,但仅用于维持二分图中匹配的大小(而不是边)[Bhattacharya,Henzinger和Nanongkai,STOC 2016]。
2019-11-05 cs.DS
Fully-dynamic Planarity Testing in Polylogarithmic Time
给定一个动态图的插入和删除的边缘,一个自然的问题是,图目前是否承认一个平面嵌入。我们给出了一个确定性的全动态算法一般的图形,运行在摊销$O(\log^3 n)$时间每边插入或删除,保持一个位,指示图形是否目前是平面的。这是对以前的最佳算法[Eppstein,Galil,Italiano,Spencer,1996]的指数改进,以前的最佳算法每次更新花费摊销的$O(\sqrt{n})$时间。
2019-12-10 cs.DS
Fully Dynamic Min-Cut of Superconstant Size in Subpolynomial Time
针对全动态图的超常数大小最小割维护问题,提出确定性算法,在割大小为 (log n)^{o(1)} 时实现每次更新次多项式最坏时间,显著改进此前 \widetilde O(\sqrt{n}) 的界。
2024-01-18 cs.DS
Approximate Fully Dynamic Directed Densest Subgraph
本研究基于已有成果提出全动态算法,可维持(1-ε)近似有向最稠密子图,边更新的摊销与最坏情况时间均优于此前Sawlani和Wang提出的算法。
2023-12-17 cs.DS
Fully Dynamic Algorithm for Constrained Submodular Optimization
研究完全动态设置下基数约束单调次模函数最大化问题,提出一种随机化算法,通过维护多对数摊销更新时间的数据结构,实现$(1/2-ε)$-近似解,并经实证验证其性能。
2023-05-24 cs.DS
Improved Algorithms for Fully Dynamic Maximal Independent Set
保持动态图的最大独立集是图论中一个基本的开放问题,Assadi,Onak,Schieber和Solomon(STOC'18)提出了第一个次线性时间确定性算法,该算法实现了$O(m^{3/4})$的摊销更新时间。我们在本文中有两个主要贡献。我们提出了一个新的简单的确定性算法与$O(m^{2/3}\sqrt{\log m})$摊销的更新时间,它改善了以前的最好的结果。我们还提出了第一个随机算法与预期的$O(\sqrt{m}\log^{1.5}m)$摊销时间对一个不经意的对手。
2018-04-24 cs.DS
Fully dynamic recognition of proper circular-arc graphs
我们提出了一个完全动态的算法识别适当的圆弧(PCA)图。图上允许的操作包括插入和删除顶点(连同其关联边)或边。边操作花费O(log n)时间,其中n是图的顶点数,而顶点操作花费O(log n + d)时间,其中d是修改的顶点的度。我们还展示了每次插入或删除边的增量和减量算法,其工作时间为O(1)。作为我们的算法的一部分,完全动态的连接和协同连接算法,工作在O(log n)时间每操作。此外,提供了用于确定PCA表示是否对应于共二分图的O(Δ)时间算法,其中Δ是顶点的度中的最大值。当图是共二分图时,在相同的时间内获得其每个共分量的共二分图。
2011-11-15 cs.DS
Fully Dynamic Exact Edge Connectivity in Sublinear Time
针对经历边插入和删除的图,提出两种全动态算法以次线性更新时间精确维护边连通性,解决了 Thorup 提出的开放问题。
2024-03-22 cs.DS
Near-Optimal Fully Dynamic Densest Subgraph
我们给出了第一个完全动态的算法,它保持了一个$(1-ε)$ -近似的denominant子图在最坏情况下的时间$\text{poly}(\log n, ε^{-1})$每次更新。稠密子图发现是社区发现、垃圾链接检测、距离查询索引和计算生物学等许多实际应用的重要基础。我们接近的dennial子图的问题,通过框架作为一个图的方向问题,我们解决了使用增强路径调整技术的对偶。我们的结果改进了以前的最佳逼近因子的$\left(\frac{1}{4} - ε\right)$的完全动态denominator子图[Bhattacharya et.例如,STOC `15]。我们还扩展了我们的技术,以解决问题的顶点加权图具有类似的运行时间。另外,我们将有向图上的$(1-ε)$ -近似可分解子图问题归结为点权图上的$(1-ε)$ -近似可分解子图的$O(\log n/ε)$实例.这种减少,连同我们的算法顶点加权图,给出了第一个全动态算法的有向denominator子图在最坏情况下的时间$\text{poly}(\log n, ε^{-1})$每次更新。此外,结合一个近似线性时间算法的denominator子图[Bahmani et.例如,WAW `14],给出了有向可否认子图的第一个近线性时间算法。
2020-03-10 cs.DS
Deterministic Fully Dynamic SSSP and More
本文提出确定性全动态算法,在无权有向图中精确维护单源最短路径,并据此获得亚平方可达性结构及亚 n^ω 的全对近似距离结构。
2023-09-28 cs.DS
Simple Deterministic Algorithms for Fully Dynamic Maximal Matching
一个最大的匹配可以保持在完全动态的(支持添加和删除的边缘)$n$ -顶点图使用平凡的确定性算法,最坏情况下的更新时间为O(n)。到目前为止,还没有一个确定性算法的性能优于朴素的O(n)算法。在这个方向上唯一的进展是由于Ivković和Lloyd \cite{IL93},他们在1993年设计了一个确定性算法,\emph{amortized}更新时间为$O((n+m)^{\sqrt{2}/2})$,其中$m$是边的数量。在本文中,我们展示了第一个确定性的完全动态的算法,优于平凡的。具体而言,我们提供了$O(\sqrt{m})$的确定性\emph{worst-case}更新时间。此外,我们的算法保持匹配,这实际上是一个3/2近似的最大基数匹配(MCM)。我们注意到,在这项工作之前,没有完全动态的算法来保持$(2-\eps)$ -近似MCM在朴素O(n)上的改进,甚至允许摊销时间界限和\emph{randomization}。对于低荫度图(例如,平面图和不包括固定子图的图),我们设计了另一个简单的确定性算法与\emph{sub-logarithmic update time}。具体而言,它保持了一个完全动态的最大匹配与摊销更新时间为$O(\log n/\log \log n)$。这一结果解决了Onak和Rubinfeld \cite{OR10}的一个未决问题。我们还展示了一个确定性的算法,…
2013-02-18 cs.DS
Fully Dynamic $(Δ+1)$-Coloring in Constant Update Time
(顶点)$(Δ+1)$ -对最大度图$Δ$着色的问题多年来在各种设置和模型中得到了非常好的研究。令人惊讶的是,对于动态设置,直到最近才几乎一无所知。在SODA'18中,Bhattacharya、Chakrabarty、Henzinger和Nanongkai设计了一种随机化数据结构,用于维护具有$O(\log Δ)$预期摊销更新时间的$(Δ+1)$着色。在本文中,我们提出了一个$(Δ+1)$着色数据结构,实现了恒定的摊销更新时间,并表明,这个时间范围不仅在预期中,而且具有很高的概率。
2019-10-04 cs.DS
Worst-case Deterministic Fully-Dynamic Planar 2-vertex Connectivity
我们研究动态平面图的$n$顶点,受到边删除,边收缩,边插入面,和分裂的顶点在指定的角落。我们动态地保持这样一个平面图的组合嵌入,受到连接和$2$ -顶点连接(双连接)对顶点之间的查询。当一个查询对是连通的而不是双连通的时,我们会找到第一个和最后一个割顶点来分隔它们。此外,我们允许通过翻转由至多两个顶点连接到图的其余部分的子图的嵌入来对嵌入进行局部改变。我们使用$O(n)$大小的数据结构,支持在确定性、最坏情况、$O(\log^2 n)$时间内的所有查询和更新。在此之前,全动态平面双连通性(受我们的操作集)的最佳界限是一般图的摊销$\tilde{O}(\log^3 n)$,并且具有最坏情况的多对数更新时间的算法仅在部分动态(仅插入或仅删除)设置中已知。
2022-09-28 cs.DS
Fully Dynamic Maintenance of Loop Nesting Forests in Reducible Flow Graphs
Eötvös Loránd University(厄特沃什·罗兰大学)
本文提出首个动态算法维护可约控制流图中的循环嵌套森林,利用动态DFS维护技术实现边插入删除下的增量更新,避免全局重计算,提升编译器分析效率。
2026-04-15 cs.DS
Fully dynamic $3/2$ approximate maximum cardinality matching in $O(\sqrt{n})$ update time
我们提出了一个随机算法,以保持最大匹配没有3个长度增加的路径在全动态设置。因此,我们保持一个$3/2$近似最大基数匹配。我们的算法需要预期的摊销$O(\sqrt{n})$时间,其中$n$是图中的顶点数时,更新序列是由一个不经意的对手。对于不经意攻击者提出的任意$t$边插入和删除序列,算法的总更新时间为期望$O(t\sqrt{n})$和高概率$O(t\sqrt{n} + n \log n)$.据我们所知,我们的算法是第一个保持一个近似匹配,其中所有的增广路径的长度至少$5$在$o(\sqrt{m})$更新时间。
2018-11-03 cs.DS
Fully Dynamic Connectivity in $O(\log n(\log\log n)^2)$ Amortized Expected Time
本文提出一种随机 Las Vegas 动态连通性数据结构,其摊还期望更新时间和最坏情况查询时间均接近已有的单元探测下界。
2023-04-28 cs.DS
Fully Dynamic Maximal Independent Set with Sublinear Update Time
一个最大独立集(MIS)可以保持在一个不断发展的$m$ -边图通过简单地重新计算它从头开始在$O(m)$时间后,每次更新。但是,在完全动态图中,在$m$中,它能在时间上保持次线性吗?我们对这个基本的未决问题的回答是肯定的。我们提出了一个确定性的算法与摊销的更新时间$O(\min\{Δ,m^{3/4}\})$,其中$Δ$是一个固定的界限上的最大程度的图和$m$是(动态变化的)边缘的数量。我们进一步提出了一个分布式实现我们的算法与$O(\min\{Δ,m^{3/4}\})$分摊消息复杂度,和$O(1)$分摊轮复杂度和调整复杂度(顶点的数量,改变他们的输出后,每次更新)。这加强了Censor-Hillel,Haramaty和Karnin(PODC'16)的类似结果,该结果需要假设非自适应遗忘对手。
2018-02-27 cs.DS
Fully Dynamic Maximal Independent Set in Expected Poly-Log Update Time
在完全动态的最大独立集(MIS)问题中,我们的目标是在给定图$G$中插入和删除边时保持MIS。该问题的第一个非平凡算法由Assadi,Onak,Schieber和Solomon [STOC 2018]提出,他们获得了具有$O(m^{3/4})$更新时间的确定性完全动态MIS。后来,Du和Zhang以及Gupta和Khan [arXiv 2018]将其独立改进为$\tilde{O}(m^{2/3})$更新时间。Du和Zhang [arXiv 2018]还提出了一种针对具有$\tilde{O}(\sqrt{m})$更新时间的遗忘对手的随机算法。目前的最新技术水平是由Assadi、Onak、Schieber和Solomon [SODA 2019]提出的,他们获得了针对具有$\tilde{O}(\sqrt{n})$和$\tilde{O}(m^{1/3})$更新时间的遗忘对手的随机算法。本文提出了一种基于最坏情况更新时间的$O(\log^4n)$动态随机算法。作为一个直接推论,可以应用Bernstein、Forster和Henzinger [SODA 2019]最近工作中的黑盒约简,以高概率实现$O(\log^6n)$最差情况更新时间。这是第一个具有非常快的poly-log更新时间的动态MIS算法。
2021-04-01 cs.DS
Fully Dynamic Approximate Minimum Cut in Subpolynomial Time per Operation
本文提出首个每次操作亚多项式时间的全动态近似最小割算法,核心贡献是证明在适当收缩图中仅需考虑小体积割即可实现高效维护。
2025-01-06 cs.DS
Deterministic and Exact Fully-dynamic Minimum Cut of Superpolylogarithmic Size in Subpolynomial Time
Institute of Science and Technology Austria(奥地利科学技术研究所);Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学)
该研究提出了一种在亚多项式时间内运行的确定性全动态最小割算法,实现了超对数级大小的精确最小割,结合图稀疏化技术,提供了高效的近似最小割算法。
2025-12-15 cs.DS
Optimal Fully Dynamic $k$-Center Clustering for Adaptive and Oblivious Adversaries
在完全动态聚类问题中,当通过插入和删除单个点来修改度量空间中给定数据集的聚类时,必须保持该聚类。在本文中,我们解决了全动态$k$中心聚类的复杂性对自适应和不经意的对手。针对不经意的对手,我们提出了第一个算法,完全动态$k$ -中心在任意度量空间,保持最佳的$(2+ε)$ -近似在$O(k \cdot \mathrm{polylog}(n,Δ))$摊销更新时间。这里,$n$是任何时候活动点数量的上限,$Δ$是度量空间的纵横比。以前,最著名的摊销更新时间是$O(k^2\cdot \mathrm{polylog}(n,Δ))$,是由于Chan,Gourqin和Sozio(2018)。此外,我们证明了我们的运行时是最佳的$\mathrm{polylog}(n,Δ)$因素。事实上,我们证明,即使是离线算法的$k$ -聚类任务在任意度量空间,包括$k$ -中位数,$k$ -手段,和$k$ -中心,必须至少$Ω(n k)$距离查询,以实现任何非平凡的近似因子。这意味着$Ω(k)$的下限,即使对于仅插入设置也成立。我们还显示了确定性的下限和上限的自适应对手,证明了更新时间次线性的$k$是可能的,对不经意的对手的度量空间,承认局部敏感的哈希函数(LSH),并给出了第一个完全动态的$O(1)$近似算法密切相关的$k$ -半径和$k$ -直径和问题。
2023-03-21 cs.DS
Dynamic Matching: Reducing Integral Algorithms to Approximately-Maximal Fractional Algorithms
我们提出了一个简单的随机减少全动态积分匹配算法,全动态的“近似最大”的分数匹配算法。将这种简化应用于Bhattacharya,Henzinger和Nanongkai(SODA 2017)的最近分数匹配算法,我们获得了积分问题的新结果。具体来说,我们的主要结果是一个随机的全动态$(2+ε)$近似积分匹配算法与小polylog最坏情况下的更新时间。对于$(2+ε)$ -近似机制,由于Bhattacharya等人,以前仅知道具有最坏情况polylog更新时间的\emph{fractional}全动态$(2+ε)$ -匹配算法。(SODA 2017年)的报告。我们的算法是第一个算法,保持近似匹配的最坏情况下的更新时间优于多项式,对于任何恒定的近似比。作为结果,我们还获得了第一个常数近似最坏情况的多项式对数更新时间最大权匹配算法。
2018-02-27 cs.DS
Dynamic Spanning Trees for Connectivity Queries on Fully-dynamic Undirected Graphs (Extended version)
在边和顶点频繁插入和删除的情况下,查询连通性是完全动态图的基础。现有的工作提出了具有最坏情况保证的数据结构和算法。我们提出了一种新的数据结构,动态树(D-tree),连同算法来构建和维护它。D-tree是第一个数据结构,规模的完全动态图与数以百万计的顶点和边,平均而言,回答连接查询速度比数据结构与最坏情况的保证。
2022-07-18 cs.DB cs.DS