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arXiv 2301.04745cs.CGmath.AT
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$\nmathbb{R}$ 上函数的快速持久同调计算

Fast Persistent Homology Computation for Functions on $\mathbb{R}$

Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);CNRS(法国国家科学研究中心);Inria(法国国家数字科学研究所);Laboratoire de Mathématiques d’Orsay(奥赛数学实验室)

Marc Glisse

AI总结:

本文提出一种线性时间算法,用于计算实数轴或圆上分段线性函数的0维持久同调,并扩展到图像持久性,已在Gudhi中实现。

摘要:

从计算的角度来看,0维持久同调被认为是简单的情形。实际上,给定一个按过滤值非递减顺序排列的 $n$ 条边的列表,只需使用并查集数据结构来跟踪连通分量,即可在 $O(n\alpha(n))$ 时间内得到持久图。因此,运行时间通常由对边进行排序的 $\Theta(n\log(n))$ 所主导。一个鲜为人知的事实是,在研究 $\mathbb{R}$ 或 $\mathbb{S}^1$ 上分段线性函数的子水平集这一特别简单的情形时,持久性实际上可以在线性时间内计算。本文提出了一种实现该复杂度的简单算法,并将其扩展到图像持久性。该实现可在 Gudhi 中获得。

英文摘要:

0-dimensional persistent homology is known, from a computational point of view, as the easy case. Indeed, given a list of $n$ edges in non-decreasing order of filtration value, one only needs a union-find data structure to keep track of the connected components and we get the persistence diagram in time $O(nα(n))$. The running time is thus usually dominated by sorting the edges in $Θ(n\log(n))$. A little-known fact is that, in the particularly simple case of studying the sublevel sets of a piecewise-linear function on $\mathbb{R}$ or $\mathbb{S}^1$, persistence can actually be computed in linear time. This note presents a simple algorithm that achieves this complexity and an extension to image persistence. An implementation is available in Gudhi.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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