Succinct Data Structure for Path Graphs
我们考虑的问题,设计一个简洁的数据结构的{\it路径图}(这是一个适当的弦图的子类和适当的区间图的超类)的$n$顶点,同时支持度,邻接和邻域查询有效。我们提供了以下两个解决方案这个问题:-$n \log n+o(n \log n)$位简洁的数据结构,支持邻接查询在$O(\log n)$时间,邻域查询在$O(d \log n)$时间,最后,度查询在$\min\{O(\log^2 n), O(d \log n)\}$,其中$d$是查询顶点的程度。- $O(n \log^2 n)$-比特空间有效的数据结构,其支持在$O(1)$时间中的邻接和度查询,以及在$O(d)$时间中的邻域查询,其中$d$是被查询顶点的度。我们的数据结构的核心是使用经典的沉重的路径分解的Sleator和Tarjan~\cite{ST},其次是一个仔细的簿记使用正交范围搜索数据结构,使用小波树~\cite{Makinen2007}等,这可能是独立的兴趣,为其他图形类设计简洁的数据结构。
2023-03-02 cs.DS
Space efficient merging of de Bruijn graphs and Wheeler graphs
简洁数据结构的合并是一种成熟的技术,用于高效地构建大型简洁索引。在本文的第一部分中,我们提出了一个新的算法合并的de Bruijn图的简洁表示。我们的算法具有相同的渐近成本的最先进的算法相同的问题,但它使用不到一半的工作空间。我们的算法的一个新的重要功能,没有发现在任何现有的工具,是它可以计算的可变阶简洁表示的工会图在相同的渐近时间/空间界限。在本文的第二部分中,我们考虑合并Wheeler图的简洁表示的更一般的问题,Wheeler图是最近推出的图形家族,其中包括作为特殊情况的de Bruijn图和许多其他已知的简洁指数的基础上BWT或其变体之一。我们表明,惠勒图合并一般是一个更困难的问题,我们提供了一个空间有效的算法稍微简化的问题,确定工会图是否有一个排序,满足惠勒条件。
2021-07-12 cs.DS
Space-Efficient Depth-First Search via Augmented Succinct Graph Encodings
本文提出可分离图的简洁编码方法,支持在亚线性时空下执行多次深度优先搜索并增强编码以支持常数时间DFS相关查询,且平面图编码可在线性时空内构建。
2025-04-28 cs.DS
Succinct Data Structures for Families of Interval Graphs
我们考虑的问题,设计简洁的数据结构的区间图与$n$顶点,同时支持度,邻接,邻域和最短路径查询在最佳时间的$Θ(\log n)$位字RAM模型。度查询报告在恒定时间内到给定顶点的关联边的数量,如果在恒定时间内两个顶点之间存在边,则邻接查询返回true,邻域查询报告与所查询顶点的度成比例的所有相邻顶点的时间集合,并且最短路径查询返回与其长度成比例的时间最短路径,因此这些查询的运行时间是最佳的。为了展示简洁性,我们首先证明了至少$n\log{n} - 2n\log\log n - O(n)$位是表示任何具有$n$顶点的未标记区间图$G$所必需的,回答了Yang和Pippenger的一个公开问题[Proc. Amer. Math. Soc. 2017]。这通过大小为$n\log{n} +O(n)$位的数据结构来增强,同时不仅最佳地支持上述查询,而且还能够执行各种组合算法(如适当着色、最大独立集等)。在输入区间图上有效地。最后,我们将我们的想法扩展到其他变体的区间图,例如,适当/单位区间图,k-适当和k-不适当的区间图,圆弧图,并设计简洁/紧凑的数据结构,这些图形类,以及随着支持他们的查询效率。
2020-04-27 cs.DS
Succinct Graph Representations and Algorithmic Applications
Purdue University(普渡大学)
本文提出利用密集局部结构的紧凑图表示,改进时间和空间效率。通过定义双团覆盖(DCC)表示,开发了基于该表示的算法,显著提升图算法的性能,如连通分量计算在内存和时间上均取得显著优化。
2026-04-30 cs.DS
Succinct Representations of Dynamic Strings
从大小为$σ$的字母表中对长度为n的字符串进行排序和选择操作已广泛用于简洁数据结构的设计中。在许多应用程序中,字符串本身需要动态维护,允许插入和删除字符串中的字符。在字长为$w=Ω(\lg n)$的字RAM模型下,我们设计了一个简洁的动态字符串表示,使用$nH_0 + o(n)\lgσ+ O(w)$位来支持$O(\frac{\lg n}{\lg\lg n}(\frac{\lg σ}{\lg\lg n}+1))$时间内的排序、选择、插入和删除。当字母表大小小时,即当$σ= O(\polylog (n))$时,包括字符串是位向量的情况,在$O(\frac{\lg n}{\lg\lg n})$时间内支持这些操作。我们的数据结构是更有效的比以前的结果在同一个问题上,我们已经应用它们来提高结果的设计和建设的空间效率的文本索引。
2010-06-24 cs.DS
Succinct Permutation Graphs
给出了置换图的一种简洁的数据结构及其循环置换图的超类,数据结构使用最优空间直到较低阶项。与圆图上的并发工作(Acan et al. 2022)不同,我们的数据结构还支持距离和最短路径查询,以及邻接和邻域查询,所有这些都在最佳时间内完成。我们特别提出了第一个简洁的精确距离预言(循环)置换图。第二个简洁的数据结构也支持度查询的时间独立于邻域的大小,在所有运行时间的代价是一个$O(\log n/\log \log n)$因子开销。此外,我们开发了一个简洁的数据结构的二部置换图类。我们演示了如何运行算法直接在我们的简洁表示的几个问题的置换图:团,着色,独立集,哈密尔顿循环,所有对最短路径,和其他。最后,我们开始研究半分布式图形表示,一个概念,顺利地插入之间的分布式(标签计划)和集中式(标准数据结构)。我们展示了如何把我们的一些数据结构成半分布式表示存储只有$O(n)$位的额外的全球信息,规避距离标记方案的置换图的下限。
2022-09-24 cs.DM cs.DS
On Succinct Representations of Binary Trees
我们观察到,一个标准的转换之间的\emph{ordinal}树(任意根树有序的孩子)和二叉树导致有趣的简洁的二叉树表示。这些变换有四种对称形式。通过这些转换,我们得到四个简洁的$n$节点二叉树的表示,使用$2n + n/(\log n)^{O(1)}$位和支持(除其他操作)导航,顺序编号,前或后顺序编号,子树大小和最低共同祖先(LCA)查询。支持有序编号的能力对于$n$有序值的数组$A$上的著名的最小范围查询(RMQ)问题至关重要。虽然Davoodi等人使用$2n + o(n)$位在$O(1)$时间中也支持此功能以及更多功能。Farzan和Munro(\emph{Algorithmica} \textbf{6}(2014))的表示(\emph{Phil. Trans. Royal Soc. A} \textbf{372}(2014))的扩展,他们的\emph{redundancy}或$o(n)$项要大得多,并且他们的方法可能不适合于实际实现。其中一个变换与Zaks序列(S.~ Zaks,\emph{Theor. Comput. Sci.} \textbf{10}(1980))编码二叉树,因此我们提供了基于Zaks序列的第一个简洁的二叉树表示。这些转换中的另一个等价于Fischer和Heun的(\emph{SIAM J. Comput.} \textbf{40}(2011))\min…
2014-10-18 cs.DS
Succinct Representation of Search Trees on Trees
Chungnam National University(忠南国立大学);University of Hawaii at Manoa(夏威夷大学马诺阿分校)
本文研究树上搜索树的简洁表示,针对一般和Steiner闭两种情况提出多项式时间构造、空间最优的表示及快速遍历数据结构。
2026-09-21 cs.DS
Comparative genomics with succinct colored de Bruijn graphs
提出gcBB及改进版mgcBB方法,直接基于简洁着色de Bruijn图比较基因组,无需序列比对,在系统发育比较中取得良好效果。
2024-11-14 cs.DS
Using statistical encoding to achieve tree succinctness never seen before
我们提出了一个新的简洁的表示标记树,它表示一个树T使用|T| H_k(T)的位数(加上一些较小的顺序项),其中|T| H_k(T)表示k阶(树标签)熵,如Ferragina等人2005年所定义的。我们的表示采用了一种新的,简单的方法划分的树,既保留了树的形状和节点度。以前,使用|T| H_k(T)位的唯一表示是基于XBWT,这是一种将树标签线性化为单个字符串的变换,并结合了压缩增强。所提出的表示比基于XBWT的表示简单得多,基于XBWT的表示使用隐藏在“更小阶项”概念中的附加线性空间(以0.01n为界),作为使用零阶熵编码器的伪像;我们的表示使用次线性附加空间(对于k的合理值和标签字母表σ的大小)。所提出的表示可以自然地扩展到一个简洁的树数据结构,它使用|T| H_k(T)加上额外的O(|T| k log_σ/ log_σ |T| + |T| log_σ |T| / log_σ |T|)位,并支持所有常见的导航查询在常数时间。以将查询时间增加到O(log log |T| / log |T|)为代价,我们可以进一步将空间冗余减少到O(|T| log log |T| / log_σ |T|)位,假设k <= log_σ |T|。这是对基于XBWT的表示的重大改进:即使基于XBWT的表示使用|T| H_k(T)位,支持导航查询的结构所需的空间也要大得多:(.)
2018-07-17 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
Succinct Representations of Permutations and Functions
我们研究了在{0,..上简洁地表示任意置换π的问题,n-1},使得π^k(i)可以针对任意i和任意(正或负)整数幂k快速计算。对于任何正的常数ε<= 1,一个取(1+ε)n lg n + O(1)位的表示足以在常数时间内计算任意幂。采用最优\ceil{\lg n!} + o(n)位的表示可用于在O(lg n / lg lg n)时间内计算任意幂。然后,我们考虑更一般的问题,即简洁地表示任意函数f:[n] \rightarrow [n],使得f^k(i)可以对任意i和任意整数次幂k快速计算。我们给出了一个表示,对于任意的正常数ε<= 1,它需要(1+ε)nlgn + O(1)比特,并且在常数时间内计算任意的正幂.它也可以用来计算f^k(i),对于任何负整数k,最优O(1+ 1)|f^k(i)|)时间。我们把重点放在冗余,或空间以外的信息理论的下限,数据结构使用,以有效地支持操作。最近,人们对数据结构的冗余度提出了许多下限。这些下界证实了我们的一些解的时空最优性。此外,我们的一个结构的冗余度“超过”Golynski最近的下限[Golynski,SODA 2009],从而证明了这个下限的局限性。
2011-08-09 cs.DS
Simple and Efficient Fully-Functional Succinct Trees
Navarro和Sadakane的全功能简洁树表示(ACM Transactions on Algorithms,2014)支持使用$2n+o(n)$位在恒定时间内进行大量操作。然而,完整的想法很难实现。只有一个简化的版本与$O(\log n)$操作时间已实施,并证明是实用和有竞争力的。我们描述了一个新的变种的原始想法,更容易实现,并有最坏情况下的时间$O(\log\log n)$的操作。实验表明,基于该版本的实现优于现有的实现。
2016-03-23 cs.DS
Succinct Data Structure for Chordal Graphs with Bounded Vertex Leafage
该研究改进了顶点叶度有界、叶度无界的无标号弦图的信息论下界,提出了对应简洁数据结构并明确其查询时间复杂度,推进了弦图简洁表示领域的研究。
2024-04-11 cs.DS
Extra Space during Initialization of Succinct Data Structures and Dynamical Initializable Arrays
字RAM上的许多简洁的数据结构需要预先计算的表才能开始操作。通常,表可以在次线性时间内构造。此时,大部分数据结构未被初始化,即,有大量未使用的空间被分配给数据结构。我们提出了一个通用的框架来存储临时额外的缓冲区之间的实际数据,使数据可以立即处理,存储在缓冲区中,然后移动到真正的数据结构完成后的表。作为一个应用程序,我们将我们的框架应用于Dodis,Patrascu和Thorup的数据结构(STOC 2010),该结构模拟了c元内存,并应用于Farzan和Munro的任意图的简洁编码(TCS 2013)。我们还使用我们的框架,提出了一个动态初始化的数组。
2018-04-27 cs.DS
Succinct Dynamic Ordered Sets with Random Access
从大小为$m$的论域中提取的$n$整数键的动态有序集的表示是基本的数据结构化问题。这个问题的许多解决方案实现最佳时间,但需要多项式空间,因此保持时间最优的\emph{compressed}空间制度是我们在这项工作中解决的问题。对于多项式论域$m = n^{Θ(1)}$,我们给出了一个解决方案,需要$\textsf{EF}(n,m) + o(n)$位,其中$\textsf{EF}(n,m) \leq n\lceil \log_2(m/n)\rceil + 2n$是成本的\emph{Elias-Fano}表示的集合的位,并支持随机访问$i$ -第最小的元素在$O(\log n/ \log\log n)$时间,更新和前导搜索在$O(\log\log n)$时间。这些时间界限是最佳的。
2020-03-26 cs.DS
Proving tree algorithms for succinct data structures
简洁的数据结构可以在不牺牲性能的情况下高效地表示大量数据。他们依靠一个巧妙设计的数据表示和算法。我们在这里提出的形式化Coq/SSReflect的两个不同的基于树的简洁表示和他们的配套算法。一种是Level-Order Unary Degree Sequence,它将树的结构以宽度优先顺序编码为比特序列,其中访问操作可以根据Rank和Select来定义,对于静态比特序列,它们在恒定时间内工作。另一种将动态位序列表示为二进制平衡树,其中Rank和Select与其静态版本相比呈现低对数开销,并且具有有效的插入和删除。例如,这两者可以堆叠以提供字典的动态表示。虽然这两种表示都是众所周知的,但我们相信这是它们的第一次形式化,也是实现可证明安全的大数据所需的一步。
2019-07-02 cs.DS cs.PL
Phylogenetic tree distance computation over succinct representations
针对大规模系统发育树比较,提出在简洁表示上高效计算Robinson-Foulds距离的方法,并推广至全节点带标签的树,实现线性时间且节省空间,开源工具可用。
2023-12-21 cs.DS
Succinct Planar Encoding with Minor Operations
本文提出一种仅用 $\mathcal{H}(n)+o(n)$ 比特空间的平面图精简编码,支持边收缩、顶点删除等次图操作及常数时间邻域查询,并基于此给出线性时间外平面性测试算法。
2024-01-17 cs.DS
Graphs can be succinctly indexed for pattern matching in $ O(|E|^2 + |V|^{5 / 2}) $ time
我们首次为任意图形提供了一个简洁的模式匹配索引,可以在多项式时间内构建,这需要更少的空间,并且比[SODA 2021]中的查询更有效。我们证明了,给定一个边标记图$ G = (V, E) $,存在一个$|E /_{\le_G}|(\lceil \log|Σ|\rceil + \lceil\log q\rceil + 2)\cdot (1+o(1)) + |V /_{\le_G}|\cdot (1+o(1))$比特的数据结构,它可以在$ O(|E|^2 + |V /_{\le_G}|^{5 / 2}) $时间内建立,并支持$O(|P| \cdot q^2 \cdot \log(q\cdot |Σ|))$时间内的$ G $上的模式匹配,其中$ G /_{\le_G} = (V /_{\le_G}, E /_{\le_G}) $是通过折叠$ G $中的一些节点得到的商图(因此$ |V /_{\le_G}| \le |V| $和$ |E /_{\le_G}| \le |E| $),$ q $是$ G $上最大余法关系的宽度.我们的结果在自动机理论中有相关的应用。首先,我们可以建立一个简洁的数据结构来决定一个字符串是否被给定的自动机接受。其次,从自动机$ \mathcal{A} $开始,可以定义一个关系$ \preceq_\mathcal{A} $和一个商自动机,它们捕获了$ \mathca…
2021-11-08 cs.DS cs.FL
Enumerating m-Length Walks in Directed Graphs with Constant Delay
本文提出一种新型枚举算法,可在有向图中以常数延迟枚举给定长度游走的简洁表示,仅需线性预处理时间,并应用于前缀封闭正则语言的字符串枚举问题。
2024-01-05 cs.DS
Cut Sparsification and Succinct Representation of Submodular Hypergraphs
本文研究子模超图的割稀疏化与简洁表示,提出了多项式级稀疏器及新参数 spread 以缩小规模,并引入变形概念证明放宽子超图限制可获得更紧凑的割编码。
2024-02-18 cs.DS
Linear-Time Succinct Encodings of Planar Graphs via Canonical Orderings
设G是一个嵌入的平面无向图,它有n个顶点,m条边,f个面,但没有自环或重边.如果G是三角形的,我们可以使用{4/3}m-1比特对它进行编码,在大约1.53 m比特的最佳先前边界上进行改进。在指数时间是可接受的情况下,已知大约1.08m比特就足够了。如果G是三连通的,我们最多使用(2.5+2 \log{3})\min \{n,f\}-7比特,这最多是2.835 m比特,小于3 m比特的最佳前界。我们的两个方案都需要O(n)的时间进行编码和解码。
2001-01-27 cs.DS cs.GR
Imbalance Parameterized by Twin Cover Revisited
研究了图的双覆盖参数化的不平衡问题。我们表明,不平衡是XP参数的孪生覆盖,FPT参数时的孪生覆盖和最大团的大小以外的孪生覆盖。相比之下,我们介绍了一个概念的简洁表示的图形在其双覆盖,并证明不平衡是NP难的设置简洁的表示,即使是图,有一个双覆盖的大小为1。
2020-05-07 cs.DS
Simulating the DNA String Graph in Succinct Space
将一组测序读段转换成编码所有相关生物信息的无损紧凑数据结构是一个重大挑战。经典的方法是建立字符串图或de Bruijn图。每一个都有优势,这取决于应用程序。尽管如此,理想的设置将是具有易于构建并且可以适应任何类型的生物分析的读段的索引。在本文中,我们提出了一种新的数据结构,我们称之为rBOSS,它接近于这种理想。我们的rBOSS实际上是一个de Bruijn图,但它模拟了最大为k的任何长度,并且可以计算节点标签之间大小至少为m的重叠,其中k和m是参数。如果我们选择参数k等于读取的大小,那么我们可以模拟一个完整的字符串图。与大多数基于BWT的结构一样,rBOSS是单向的,但它利用DNA反向互补序列的特性来模拟双向性,并进行了一些时空权衡。我们在rBOSS上实现了一个基因组组装器,以证明其有用性。我们的实验结果表明,使用k = 100,rBOSS可以在不到15分钟的时间内组装185 MB的读段,总共使用110 MB。它产生的重叠群的平均大小超过10,000,这是通过使用固定长度k的纯de Bruijn图获得的大小的两倍。
2019-11-29 cs.DS
Space-Efficient Graph Coarsening with Applications to Succinct Planar Encodings
本研究提出云分解这一空间高效图粗化技术,可在线性时间与O(n)比特空间内构造平面图及H-子式-free图的分解,用于平衡分隔器求解、简洁编码优化等,且经实验验证具备实际有效性。
2024-06-18 cs.DS
Succinct Data Structures for Baxter Permutation and Related Families
本文为Baxter排列及其子类可分离排列提出了首个支持高效查询的简洁数据结构,并扩展应用于马赛克平面图和平面双极定向,突破了相关查询时间的下界限制。
2024-09-25 cs.DS
A Succinct Grammar Compression
我们解决了一个公开的问题,有关的最佳编码的直线程序(SLP),规范形式的语法压缩推导出一个单一的字符串确定性。我们表明,一个信息理论的下界表示一个SLP与n个符号需要至少2n+logn!+ o(n)位。然后,我们提出了一个简洁的表示的SLP,这种表示是渐近等价的下界。对于rho leq 2sqrt{n},空间最多为2n log {rho}(1 + o(1))位,同时支持在O(log log n)时间内随机访问SLP的任何产生式规则。此外,我们提出了一种新的动态数据结构相关联的一个digram与一个唯一的符号。这种数据结构被称为命名函数,并且已经使用具有空间-时间折衷的哈希表来实现。因此,在产生式规则的开发过程中,内存空间主要由哈希表占用。或者,我们通过利用小波树背后的思想为命名函数构建一个动态数据结构。该空间严格限制为2nlogn(1 + o(1))位,同时支持O(logn)的查询和更新时间。
2013-06-15 cs.DS
Succinct Preferential Attachment Graphs
针对图压缩数据结构空间占用固定的问题,提出一种空间随图可压缩性自动改善的数据结构,在优先连接图模型下趋近实例最优且支持高效导航,适用于任意图且大小不超熵压缩边列表。
2025-06-26 cs.DS cs.IT math.IT
Mimicking Networks and Succinct Representations of Terminal Cuts
给定一个具有$k$终端顶点的大边加权网络$G$,我们希望压缩它并使用很少的内存存储每个终端二分之间的最小割(或等价地,最大流)的值。实现$G$的压缩的一种吸引人的方法是构造\emph{mimicking network}:具有相同$k$终端的小型网络$G'$,其中终端的每个二分区之间的最小切割值与$G$中的相同。这个概念是由Hagerup、Katajainen、Nishimura和Ragde [JCSS '98]引入的,他们证明了这样的$G'$的大小最多为$2^{2^k}$总是存在的。显然,通过访问较小的网络$G'$,可以更有效地执行涉及切割的某些计算。我们提供了几个新的界限,一起缩小了以前已知的差距,从双指数,只有单指数,平面和一般的图形。我们的第一个和主要的结果是,每个$k$终端平面网络承认一个模仿网络$G'$的大小$O(k^2 2^{2k})$,而且是一个次要的$G$。另一方面,某些平面网络$G$需要$|E(G')| \ge Ω(k^2)$。对于一般的网络,我们表明,某些二部图只承认模仿网络的大小$|V(G')| \geq 2^{Ω(k)}$,而且,每个数据结构,存储的最小割值之间的所有bipartition的终端必须使用$2^{Ω(k)}$机器字。
2012-07-26 cs.DS
Variable Shift SDD: A More Succinct Sentential Decision Diagram
NTT Communication Science Laboratories(NTT通信科学实验室);Graduate School of Information Science and Technology, The University of Tokyo(东京大学信息理工学系研究科)
语句决策图(SDD)是布尔函数的一种易于处理的表示,它包含了著名的有序二元决策图(OBDD)作为严格子集。SDD比OBDD更简洁,并且具有规范形式,支持许多有用的查询和转换,如模型计数和Apply操作,因此引起了人们的广泛关注。在本文中,我们提出了一个更简洁的变体SDD命名为可变移位SDD(VS-SDD)。关键思想是为布尔函数创建一个唯一的表示,这些布尔函数在特定的变量替换下是等价的。我们表明,VS-SDD是从来没有大于SDD的情况下,在VS-SDD的大小是指数小于SDD的。此外,尽管如此简洁,我们表明,许多基本的操作,支持在多时间与SDD也支持多时间与VS-SDD。实验证实,VS-SDD显着更简洁比SDD时,应用于经典的规划实例,其中存在固有的对称性。
2020-04-06 cs.AI cs.DS
Succinct Representation of Well-Spaced Point Clouds
一组低维的n个点需要Theta(n w)位存储在w位机器上。曲面重建和网格细化对它们处理的点的分布提出了要求。我展示了如何使用这个假设来有损地将一组n个输入点压缩成一个只需要O(n)位的表示,与单词大小无关。该损耗可以将点间距离保持在10%的相对误差内,同时仍然实现三倍的空间节省。该表示允许标准的四叉树操作,以及计算一个点的受限Voronoi单元,时间为O(w^2 + log n),如果w在Theta(log n)内,则可以改进为O(log n)。因此,人们可以使用这种压缩表示来执行网格细化或表面重建在O(n)位,只有一个对数减速。
2009-09-17 cs.CG cs.DS cs.GR
Cell-Probe Lower Bound for Accessible Interval Graphs
本文针对区间图提出可访问性概念与通用区间表示,证明同时支持邻接和度查询的简洁数据结构的空间下界,并给出单查询的常数时空上界,首次证实两类查询在简洁结构下的不相容性。
2023-11-06 cs.DS
Breadth-First Search in Succinct Planar Graphs
THM University of Applied Sciences Mittelhessen(米特黑森应用技术大学)
研究在简洁平面图上执行广度优先搜索,提出平面图简洁编码,可高效构建并支持多种操作,包括计算BFS树及标准图查询,主要应用是实现平面分隔定理,还有三角剖分、树分解计算等应用,部分结果可推广到可分图类。
2026-07-08 cs.DS cs.IT math.IT
Almost succinct representation of maximal palindromes
University of Electro-Communications, Japan(电气通信大学);Kyushu Institute of Technology, Japan(九州工业大学);Università di Pisa, Italy(比萨大学)
本文提出了一种新的紧凑表示方法,用于存储字符串中的所有极大回文,能够在O(1)时间内检索任意位置的回文长度,同时支持在O(log n)时间内计算任意子串的最长回文。
2026-07-07 cs.DS
A succinct data structure for self-indexing ternary relations
二元关系的表示已经被深入研究,并且已经提出了许多不同的理论和实践表示来回答多个域中的常见查询。然而,三元关系并没有得到太多的关注,即使许多现实世界的应用程序需要处理三元关系。本文提出了一种新的压缩和自索引的数据结构--交错$K^2$ -树(I $K^2$ -tree),用于压缩表示和高效查询一般三元关系。IPDMATHABMM树是现有数据结构$K^2$树的演变,最初设计用于表示Web图,后来应用于其他领域. I $K^2$树能够扩展$K^2$树以表示三元关系,基于将其分解成二元关系的集合但提供所有三维中的索引能力的思想。我们提出了不同的方式来使用I $K^2$树建模不同类型的三元关系作为参考两个典型的领域:RDF和时态图。我们还通过实验评估了我们的代表性,并将其与其他最先进的解决方案在空间使用和性能方面进行了比较。
2017-07-10 cs.DS
Succinct Data Structures for Assembling Large Genomes
动机:第二代测序技术使得许多研究能够获得足够的序列读段以尝试高等真核生物(包括哺乳动物)的从头组装。从头组装不仅为理解大尺度生物变异提供了一种工具,而且在人类生物医学中,它提供了一种直接观察大尺度结构变异和细尺度序列变异的方法。不幸的是,从头组装的计算可行性的改进并没有与序列数据收集的改进相匹配。这有两个原因:问题固有的计算复杂性,以及工具的实际内存要求。结果如下:在本文中,我们使用熵压缩或简洁的数据结构来创建de Bruijn组装图的实际表示,它需要的存储空间比部署方法使用的结构少至少10倍。特别是,我们表明,简洁地存储时,德布鲁因装配图的智人只需要23千兆字节的存储。此外,由于我们的表示是熵压缩的,在存在测序错误的情况下,它具有比传统方法更好的渐近缩放行为。
2010-08-15 cs.DS q-bio.GN
Succinct Representation for (Non)Deterministic Finite Automata
确定性有限自动机是自动机理论中最简单、最实用的计算模型之一。它们的概念扩展是非确定性有限自动机,它也有着广泛的应用。在这篇文章中,我们通过简洁的数据结构来研究这些模型,我们的最终目标是使用信息理论上的最佳比特数对这些数学对象进行编码,并有效地支持对它们的查询。为了这个目标,我们首先设计了一个简洁的数据结构,用于表示任何确定性有限自动机$\mathcal{D}$具有$n$状态的$σ$ -字母表$Σ$使用$(σ-1) n\log n + O(n \log σ)$位的空间,它可以确定,给定一个输入字符串$x$的$Σ$,$\mathcal{D}$是否接受$x$在$O(|x| \log σ)$时间,使用恒定字的工作空间。当输入的确定性有限自动机是非循环的时,我们不仅可以将上述的空间限制显著地提高到$(σ-1) (n-1)\log n+ 3n + O(\log^2 σ) + o(n)$位,而且还得到了最优的字符串接受检查的查询时间。更具体地说,使用我们的简洁表示,我们可以检查一个给定的输入字符串$x$是否可以接受的非循环确定性有限自动机使用的时间成正比的$x$的长度,因此,最佳的查询时间。我们还展示了一个简洁的数据结构,用于表示一个非确定性有限自动机$\mathcal{N}$具有$n$状态的$σ$ -字母表$Σ$使用$σn^2+n$位的空间,这样,给定一个输入字符串$x$,我们可以决定是否$\…
2019-07-22 cs.DM cs.DS cs.FL
A dichotomy for succinct representations of homomorphisms
本文研究有限关系结构同态集合的简洁表示问题,证明当左侧结构树宽无界时任何 d-representation 的规模都可能是超多项式的,从而建立了有界树宽情形下多项式规模表示的最优性,并发展了证明 d-representation 下界的新工具。
2023-05-26 cs.DS cs.LO
Entropy Trees and Range-Minimum Queries In Optimal Average-Case Space
范围最小查询(RMQ)问题是一个基本的数据结构化任务,有许多应用。尽管已知具有最坏情况最优$2n+o(n)$空间位和恒定查询时间的简洁解决方案,但尚不清楚这种数据结构是否可以适应随机输入的减少熵(Davoodi et al. 2014)。我们构造了一个简洁的数据结构,最佳的$1.736n+o(n)$位的空间平均随机RMQ实例,解决这个问题。我们的解决方案依赖于一个压缩的数据结构的二叉树是独立的利益。它可以将随机插入生成的(静态)二叉搜索树存储在渐近最优的期望空间中,并在恒定时间内支持多个查询。使用子树的实例最优编码,我们进一步获得了二叉树的“超简洁”数据结构,它改进了Jansson,Sadakane和Sung(2012)的超简洁表示。
2019-03-06 cs.DS
Parameterized Pattern Matching -- Succinctly
我们考虑$Parameterized$ $Pattern$ $Matching$问题,其中模式$P$匹配文本$\mathsf{T}$中的某个位置,当且仅当模式的字母符号与文本的字母符号之间存在一一对应关系。更具体地,假设文本$\mathsf{T}$包含来自静态字母表$Σ_s$和参数化字母表$Σ_p$的$n$字符,其中$Σ_s \cap Σ_p = \varnothing$和$|Σ_s \cup Σ_p|=σ$。模式$P$匹配$\mathsf{T}$的子串$S$,当静态字符完全匹配时,并且存在一个一对一函数,将$S$中的参数化字符重命名为$P$中的参数化字符。以前的索引解决方案[Baker,STOC 1993],称为$Parameterized$ $Suffix$ $Tree$,需要$Θ(n\log n)$位空间,并且可以在$\mathcal{O}(|P|\log σ+ occ)$时间内找到$P$的所有$occ$出现。在本文中,我们提出了第一个简洁的索引,占用$n \log σ+ \mathcal{O}(n)$位和回答查询在$\mathcal{O}((|P|+ occ\cdot \log n) \logσ\log \log σ)$时间。我们还提出了一个紧凑的索引,占用$\mathcal{O}(n\logσ)$位和回答查询在$\mathcal{O}(|P|\log σ+ occ\cdo…
2016-04-05 cs.DS
Backyard Cuckoo Hashing: Constant Worst-Case Operations with a Succinct Representation
动态字典的性能主要由其更新时间、查找时间和空间消耗来衡量。在更新时间和查找时间方面,存在以高概率保证最坏情况下的恒定时间操作的已知构造,并且在空间消耗方面,存在使用基本上最优空间的已知构造。然而,尽管对动态字典的第一次分析可以追溯到45年前(当Knuth在1963年分析线性探测时),但这些性能方面之间的权衡仍然没有完全理解。在本文中,我们解决了两个基本的开放问题:-我们构建了第一个动态字典,享有最好的两个世界:它存储n个元素使用(1+ 1)n内存字,并保证在最坏的情况下,高概率的恒定时间操作。具体地,对于任何Ω = Ω((\log \log n / \log n)^{1/2})并且对于多项式多运算的任何序列,在初始化阶段的随机性上具有高概率,所有运算在与Ω无关的恒定时间内执行。该构造是布谷鸟散列的两级变体,增加了一个处理大部分元素的“后院”,以及一个用于消除对重复的依赖的去摊销的完美散列方案。- 我们提出了上述构造的一个变体,它只使用(1+o(1))B个比特,其中B是表示从大小为u的论域中取的大小为n的集合的信息论下限,并保证在最坏情况下具有高概率的恒定时间操作,如前所述。这个问题甚至在摊销设置中也是公开的。我们构建的主要成分之一是基于置换的cuckoo hashing变体,它在处理相当小的宇宙时显着改善了cuckoo hashing的空间消耗。
2010-08-16 cs.DS
Faster motif counting via succinct color coding and adaptive sampling
我们解决的问题,计算诱导连通子图,又名\emph{graphlets}或\emph{motifs},在大型图的分布。当前最先进的算法通过利用Alon、Yuster和Zwick的颜色编码技术,经由均匀采样来估计基序计数。在这项工作中,我们扩展了这种方法的适用性,通过引入一组算法优化和技术,减少运行时间和空间使用的颜色编码,提高计数的准确性。为此,我们首先展示了如何优化颜色编码,以有效地构建输入图中所有graphlet的代表性子样本的紧凑表。对于$8$ -节点基序,我们可以在一小时内为具有$65$ M节点和$1.8$ B边的图构建这样的表,该图是现有技术的$2000$倍。然后,我们引入了一种新型自适应采样方案,打破了均匀采样的“加性误差障碍”,确保乘法逼近而不仅仅是加性逼近。这使我们不仅可以计算最常见的图案,还可以计算极其罕见的图案。例如,在一个图上,我们精确地计算出几乎$10.000$不同的$8$节点基序,这些基序的相对频率是如此之小,以至于均匀采样实际上需要几个世纪才能找到它们。我们的研究结果表明,颜色编码仍然是最有前途的方法,可扩展的主题计数。
2021-07-17 cs.DB cs.DS
Succinct data structures for representing equivalence classes
给定一个分区的n个元素集到等价类,我们考虑时间-空间的权衡表示它支持的查询,询问是否两个给定的元素是在同一个等价类。这有各种应用,包括用于测试两个顶点是否在无向图中的相同组件中或在有向图中的相同强连接组件中。我们考虑在几个模型的问题。--关于标签方案,我们分配标签的元素和查询是回答只是通过检查标签的查询元素(没有任何额外的空间):如果每个顶点需要有一个唯一的标签,然后我们表明,标签空间(\sum_{i=1}^n \lfloor {n \over i} \rfloor)是必要的和充分的。换句话说,空间的\lg n + \lg \lg n + O(1)位对于表示每个标签是必要的并且足够的。这稍微加强了已知的下限,并与已知的标签长度的\lceil \lg n \rceil的必要和充分的界限,如果每个顶点不需要得到一个唯一的标签。--关于当n个元素要被唯一地分配来自标签集{1,2,. n},我们首先证明了Θ(\sqrt n)比特是表示等价类信息的必要且充分的.该空间包括用于隐式编码顶点标签的空间。在标准字RAM模型中,我们可以在O(\lg n)时间内支持这种结构中的查询。然后,我们开发的结构,在那里的查询可以支持在恒定的时间使用O({ \sqrt n} \lg n)位的空间。我们还开发了空间有效的结构,随着等价查询的工会操作可以快速回答。
2013-06-18 cs.DS
Succinct Dictionary Matching With No Slowdown
字典匹配问题是字符串匹配中的一个经典问题:给定一个由d个字符串组成的集合S,其总长度为n个字符,在一个大小为sigma的字母表上(不一定是常数),建立一个数据结构,使得我们可以在任何文本T中匹配属于S的所有字符串。这个问题的经典解决方案是Aho-Corasick自动机,它使用占用O(mlog m)位空间的数据结构在O(|T| + occ)时间内找到文本T中所有occ出现,其中m <= n + 1是自动机中的状态数。在本文中,我们表明,Aho-Corasick自动机可以表示在短短的m(log sigma + O(1))+ O(d log(n/d))位的空间,同时仍然保持在O(|T| + occ)时间回答查询的能力。据我们所知,目前最快的简洁的数据结构的字典匹配问题使用的空间O(n log sigma),而在O(|T| log log n + occ)时间回答查询。在本文中,我们还展示了如何将空间占用减少到m(H 0 + O(1))+ O(d log(n/d)),其中H 0是出现在集合S的trie表示中的字符的经验熵,假设对于任何常数0 <n < 1,sigma < m^n。查询时间保持不变。
2010-02-14 cs.DS
Engineering Practical Succinct Bit Vectors: A Space-Time Pareto Analysis on Apple Silicon ARM64 Cores
本文在 Apple Silicon ARM64 架构上工程化实现了三种简洁位向量(BlockBitVec、FastBitVec、RRRBitVec),通过非对称块边界和超块采样索引分别将 rank 查询加速 1.4 倍、select 查询加速 4.9 倍,并揭示了 RRRBitVec 的密度相关对称钟形曲线延迟特性。
2026-05-25 cs.DS
Rooting Out Entropy: Optimal Tree Extraction for Ultra-Succinct Graphs
University of Liverpool(利物浦大学);University of Marburg(马尔堡大学);University of Birmingham(伯明翰大学)
本文结合图无损压缩方法,解决最小熵树提取问题,提出贪心算法并实现超紧凑数据结构,支持导航查询。
2026-03-15 cs.DS cs.IT math.IT
Towards EXPTIME One Way Functions: Bloom Filters, Succinct Graphs, Cliques, & Self Masking
该研究提出基于Bloom过滤器和植入团的构造方法,构建可在多项式时间内生成的图,证明黑盒哈希下求逆该映射函数很可能无法在多项式时间完成,为构造EXPTIME单向函数提供思路。
2025-08-03 cs.CC cs.CR cs.DS
Succinct Choice Dictionaries
选择字典被引入为可以用参数$n\in\mathbb{N}=\{1,2,\ldots\}$初始化的数据结构,并且随后在插入、删除、成员查询和返回$S$的任意元素的操作选择下维护$\{1,\ldots,n\}$的初始空子集$S$。选择字典似乎是空间高效计算的基础。我们表明,有一个选择字典,可以初始化与$n$和一个额外的参数$t\in\mathbb{N}$,并随后占用$n+O(n(t/w)^t+\log n)$位的内存和执行四个操作插入,删除,包含(即,成员查询)和在具有$w=Ω(\log n)$位字长的字RAM上的$O(t)$时间中的选择。特别地,通过$w=Θ(\log n)$,我们可以支持插入、删除、包含和选择,在恒定时间内使用$n+O(n/(\log n)^t)$位用于任意固定的$t$。我们扩展我们的结果,以保持几个成对不相交的子集的$\{1,\ldots,n\}$。我们研究额外的空间效率的数据结构的子集$S$的$\{1,\ldots,n\}$,包括一个只支持插入和操作提取选择,返回和删除任意元素的$S$。我们所有的主要数据结构都可以在恒定的时间内初始化,并支持对集合$S$的有效迭代,并且我们可以在对$S$的迭代正在进行的同时允许对$S$的更改。我们使用这些能力至关重要的是在设计最节省空间的算法已知的解决一些图和其他组合问题的线性时间。特别地,给定一个具有$n$顶点和$m$边的无向…
2017-03-16 cs.DS
Fully-Functional Static and Dynamic Succinct Trees
我们提出了新的简洁的表示顺序树,这已被广泛研究。众所周知,任何$n$节点静态树都可以用$2n + o(n)$位表示,并且在字RAM模型下,可以在恒定时间内支持树上的多个操作。然而,数据结构复杂,难以动态化。我们提出了一个简单而灵活的数据结构,称为范围最小-最大树,减少了大量的相关的树操作中考虑的文献中的几个原语,在恒定的时间进行足够小的树。结果被扩展到任意大小的树,实现$2n + O(n /\polylog(n))$位的空间。冗余度明显低于以前的任何建议。我们的数据结构建立在范围最小-最大树的基础上,以实现所有操作的$2n+O(n/\log n)$位空间和$O(\log n)$时间。我们还提出了一种改进的数据结构,使用$2n+O(n\log\log n/\log n)$位和改善的时间,以最佳的$O(\log n/\log \log n)$为大多数操作。此外,我们支持复杂的操作,允许附加和拆卸整个子树,在时间$\Order(\log^{1+ε} n / \log\log n)$。我们的技术是独立的兴趣。一个允许表示动态位图和序列,支持秩/选择和插入缺失,在零阶熵边界和最佳时间$O(\log n / \log\log n)$内,用于位图和多对数大小的字母表上的所有操作,以及$O(\log n \log σ/ (\log\log n)^2)$在较大的字母表大小$σ$上。这改进了动态序列的…
2010-09-24 cs.DS
Optimal Trade-Off for Succinct String Indexes
设s是一个字符串,其符号只能通过access(i)获得,access(i)是一个只读操作,它探测s并返回s中位置i处的符号。许多用于字符串、树和图的压缩数据结构需要对s进行两种查询:select(c,j),返回s中包含c的第j次出现的位置; rank(c,p),计算在s的前p个位置中找到c的次数。我们给出了这个问题的匹配上界和下界,改进了Golynski [Theor. Comput. Sci. 387(2007)] [博士论文]和Barbay等人[SODA 2007]的上限。我们还在另一个模型中提出了新的结果,改进了Barbay等人[SODA 2007]并匹配Golynski [SODA 2009]的下限。本文的主要贡献是介绍了一种通用的技术证明下界简洁的数据结构,这是基于访问模式的支持操作,抽象的特定操作在手。为此,它可以应用于简洁数据结构上的其他有趣的问题。
2010-06-28 cs.DS cs.IT math.IT
CARAMEL: A Succinct Read-Only Lookup Table via Compressed Static Functions
Google DeepMind(谷歌DeepMind);Distill;MIT CSAIL(麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室);Amazon(亚马逊);Rice University(莱斯大学)
CARAMEL通过结合多个压缩静态函数,实现紧凑只读查找表,适用于多集合值的数据,提供低空间占用和高效查找。
2026-03-27 cs.DB cs.DS cs.IR
External Memory Algorithms For Path Traversal in Graphs
本文给出了一些关于树和图中路径遍历的结果。特别是,我们专注于数据结构,它允许这样的遍历在外部存储器设置有效地执行。此外,对于树和平面图,我们提出的数据结构是简洁的。我们的树结构允许有效的自下而上的路径遍历任意程度的根树和有效的自上而下的路径遍历二叉树。在图的设置,我们允许有效的遍历任意路径有界度平面图。我们的数据结构的树和图形匹配或略有改善目前最好的结果,外部存储器路径遍历在这些设置中,而在同一时间,由于我们的数据结构的简洁性,提高空间边界。利用我们的有界度平面图的路径遍历结构,我们描述了这种技术在R^2中三角网格上的一些有用的应用。作为三角形网格R^2表示的扩展,我们还提出了R^3中良好形状四面体网格的有效外存储表示。我们提出的外部存储器表示是基于一个分区方案,匹配目前最知名的结果,形状良好的四面体网格。我们描述了应用程序的路径遍历四面体网格,这是有效的外部存储器设置使用我们的结构。最后,我们给出了一个在R^2和R^3的良好形状网格中使用跳跃-行走点定位的结果。我们证明,给定一个近似最近的邻居从一个网格的顶点之间,定位包含查询点的单纯形涉及一个恒定长度的步行(路径遍历)在网格中。
2013-08-21 cs.DS