Parallel Tempering for the planted clique problem
种植集团问题的理论信息阈值是$2\log_2(N)$,然而,没有已知的多项式算法来恢复大小为$O(N^{1/2-ε})$、$ε>0$的种植集团。在本文中,我们将应用一个标准的方法,无序模型的分析,的Pupel-Tempering(PT)算法,团的问题,数值计算表明,它的时间尺度在硬区确实是多项式的分析大小。我们还将PT应用于一个不同的但连接的模型,稀疏种植独立集问题。在这种情况下,阈值应该更尖锐,有限大小的校正应该不那么重要。同样在这种情况下,PT示出了用于恢复的硬区域中的多项式缩放。
2019-01-08 cond-mat.dis-nn cs.DS
Random Tensors and Planted Cliques
图的r-奇偶张量是邻接矩阵的推广,其中张量的元素表示由r个不同顶点诱导的子图中边数的奇偶性。对于r=2,它是边为1,非边为-1的邻接矩阵。随机图的邻接矩阵的2-范数是O(\sqrt{n})。这里我们证明了r-宇称张量的2-范数至多为f(r)\sqrt{n} \log^{O(r)} n,回答了Frieze和Kannan的一个问题,他们证明了r=3。因此,我们得到了一个紧密的联系之间的种植集团问题和找到一个向量,近似的2-范数的随机图的r-奇偶张量的问题。我们的证明方法是基于一个归纳应用的浓度的措施。
2009-05-14 cs.CC cs.DS
Exact recovery of planted cliques in semi-random graphs
Indian Institute of Science, Bangalore(印度科学学院)
本文提出了一种基于SDP的算法,用于在半随机图中精确恢复种植的团,并展示了该算法的保证性能。
2025-12-07 cs.DS
The Strongish Planted Clique Hypothesis and Its Consequences
我们制定了一个新的硬度假设,强种植集团假设(SPCH),它假定任何种植集团的算法必须运行在时间$n^{Ω(\log{n})}$(使国家的最先进的运行时间$n^{O(\log n)}$是最佳的指数常数)。我们提供了两套新假设的应用。首先,我们证明了SPCH对于下列研究得很好的问题,在参数$k$方面,暗示了(几乎)紧不可逼近的结果:Denmark $k$ -子图,最小$k$ -边子图,Denmark $k$ -子超图,Steiner $k$ -森林,和有向Steiner网络与$k$终端对。例如,我们表明,在SPCH下,没有多项式时间算法实现$o(k)$ -近似Denmark $k$ -子图。该不可近似性比改进了来自(Chalermsook等人,FOCS 2017)。此外,我们的下界甚至对固定参数易处理的算法与参数$k$。我们的第二个应用程序集中在复杂的图形模式检测。对于诱导和非诱导图形模式检测,我们证明了SPCH下的硬度结果,这改善了由(Dalirrooyfard等人,STOC 2019)下的指数时间假设。
2020-11-11 cs.CC cs.DS
Is the space complexity of planted clique recovery the same as that of detection?
Stanford University(斯坦福大学)
We study the planted clique problem in which a clique of size k is planted in an Erdős-Rényi graph G(n, 1/2), and one is interested in either detecting or recovering this planted clique. This problem is interesting because it is widely believed to show a statistical-computational gap at clique size k=sqrt{n}, and has emerged as the prototypical problem with such a gap from which average-case hardness of other statistical problems can be deduced. It also displays a tight computational connection between the detection and recovery variants, unlike other problems of a similar nature. This wide in…
2020-11-23 cs.CC cs.DS cs.IT
Sum-of-squares lower bounds for planted clique
在随机图中寻找团以及与之密切相关的“种植”团变体,即在一个随机G(n,1/2)图中种植一个大小为k的团,一直是算法设计中大量研究的焦点。尽管做了很多努力,但最著名的多项式时间算法只能解决k ~ sqrt(n)的问题。在本文中,我们研究的复杂性种植集团问题的算法从平方和层次。我们证明了这个模型的第一个平均情况下界:对于G(n,1/2)中的几乎所有图,SOS层次的r轮不能找到一个种植k-团,除非k > n^{1/2 r}(直到对数因子)。因此,对于任何常数轮数,大小为n^{o(1)}的种植集团不能通过这类强大的算法找到。这是通过SOS和Lasserre层次结构的随机图上的最大团问题的自然公式化的可积性间隙来显示的,这反过来又遵循Positivestelleniance证明系统的度下界。我们遵循这种证明的通常方法。首先,我们引入一个自然的“对偶证书”(也称为“向量解”或“伪期望”)的给定系统的多项式方程表示的问题,为每个固定的输入图。然后我们证明了与这个对偶证书相关联的矩阵是PSD(半正定),并且在输入图的选择上具有很高的概率,这需要使用某些工具。一个是理论的结合计划,特别是本征空间和本征值的约翰逊计划。另一个是一个组合的方法,我们开发的计算(通过痕迹)范数界的某些随机矩阵的条目是高度依赖的,我们希望这种方法将是有用的。
2015-03-22 cs.CC cs.DS math.CO
Mismatching as a tool to enhance algorithmic performances of Monte Carlo methods for the planted clique model
过度参数化是推理和机器学习领域最近发展的一个关键因素。然而,解释这一成功的好理论仍然缺乏。在本文中,我们研究了一个非常简单的情况下,不匹配的过参数化算法应用于一个最研究的推理问题:种植集团问题。我们分析了著名的Jerrum算法同类的Monte Carlo(MC)算法。我们展示了如何MC算法是在一般次优的种植集团的恢复。然而,我们展示了如何通过添加一个(不匹配的)参数来提高其性能:温度;我们在数值上发现,这种过参数化的算法版本可以达到种植集团问题的假设算法阈值。
2021-11-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cs.DS
Recovering Planted Colorings in Sublinear Time
EPFL(洛桑联邦理工学院)
本研究针对对抗性植入着色模型,提出首个亚线性时间植入着色恢复算法,通过对归一化邻接矩阵底部特征空间的亚线性内积访问适配经典谱方法,实现低误差的顶点颜色查询。
2026-08-04 cs.DS
Logspace Reducibility From Secret Leakage Planted Clique
Stanford University(斯坦福大学)
该研究探讨植入团问题的计算难度归约在空间效率语境下的鲁棒性,通过利用输入作随机数、引入秘密泄漏植入团变体,实现了三类统计问题的对数空间随机归约。
2023-11-08 cs.CC cs.DS cs.IT
Planted clique recovery in random geometric graphs
研究随机几何图中嵌入 clique 的识别问题,比较基于顶点度数和共同邻居的两种算法,发现共同邻居算法在特定参数下能以高概率准确恢复,尤其在连通性 regime 中能有效检测小 clique。
2026-04-09 cs.DS math.PR
Finding planted cliques using gradient descent
针对植入团恢复中黑箱优化缺乏保证的问题,本文用 Lagrange 乘子将团约束纳入 Hamiltonian,证明从完整图初始化的梯度下降及其低温松弛可在 k=Ω(√n) 时恢复植入团,并验证污染鲁棒性。
2025-05-15 cs.DS math.PR math.ST
Algorithms approaching the threshold for semi-random planted clique
本文提出更高常数阶 sum-of-squares 算法,将半随机植入团恢复规模从 n^{2/3} 推进至逼近 n^{1/2},并给出基本 SDP 与低次多项式下界。
2023-06-06 cs.DS
Almost-Linear Planted Cliques Elude the Metropolis Process
Jerrum(1992)的一项开创性工作表明,大集团避开了大都会进程。更具体地说,Jerrum证明了Metropolis算法不能在多项式时间内找到一个大小为$k=Θ(n^α), α\in (0,1/2)$的团,该团被植入Erdens-Rényi随机图$G(n,1/2)$中。信息理论上有可能找到这样种植集团尽快$k \ge (2+ε) \log n$ .自从Jerrum的工作以来,在$G(n,1/2)$中找到种植集团的计算问题被广泛研究,并且许多多项式时间算法被证明可以找到种植集团,如果它的大小为$k = Ω(\sqrt{n})$,而没有多项式时间算法已知当$k=o(\sqrt{n})$时有效。值得注意的是,这个问题的算法难度的第一个证据通常归因于1992年Jerrum的结果。在本文中,我们重新审视原来的大都市算法建议由Jerrum。有趣的是,我们发现Metropolis算法实际上无法恢复任何恒定$0 \leq α< 1$的$k=Θ(n^α)$大小的种植集团。此外,我们加强杰鲁姆的结果在其他一些方面,包括:像许多结果在MCMC文献中,杰鲁姆的结果表明,存在一个起始状态(这可能取决于实例)的大都市算法失败。对于广泛的温度范围内,我们表明,该算法失败时,开始在最自然的初始状态,这是空团。这回答了Jerrum(1992)中提出的一个开放性问题。我们还表明,模拟回火版本的大都市算法,一个更复…
2022-04-05 cs.DS math.PR math.ST
Nuclear norm minimization for the planted clique and biclique problems
University of Waterloo(滑铁卢大学)
针对NP难的极大团和极大边双团问题,通过矩阵秩最小化建模并利用核范数松弛,成功在输入图包含种植团或双团时精确求解,分别对抗动和随机边情形给出成功条件。
2009-01-21 cs.DS cs.NA math.NA
Semirandom Planted Clique and the Restricted Isometry Property
针对半随机植入团模型,提出一种简单的贪心$O(n^{ω+0.5})=O(n^{2.872})$时间列表解码算法,在植入团规模为$k\geq O(\sqrt{n} \log^2 n)$时有效,将计算阈值逼近信息论阈值,解决了Steinhardt的公开问题,核心是利用一类新矩阵的限制等距性质。
2024-10-09 cs.DS
How to hide a clique?
在众所周知的种植集团问题中,大小为$k$的集团(或者可选地,独立集)被随机种植在Erdos-Renyi随机$G(n, p)$图中,并且目标是设计在所得图中找到最大集团(或独立集)的算法。我们介绍了这个问题的一个变化,而不是随机种植集团,集团是由对手谁试图使其难以找到最大的集团在所得的图种植。我们表明,对于标准设置的参数的问题,即,一个集团的大小$k = \sqrt{n}$种植在一个随机的$G(n, \frac{1}{2})$图,已知的多项式时间算法可以扩展(在一个非平凡的方式),也在对抗设置工作。相比之下,我们表明,对于其他自然设置的参数,如种植一个独立集大小$k=\frac{n}{2}$的$G(n, p)$图与$p = n^{-\frac{1}{2}}$,有没有多项式时间算法,找到一个独立集大小$k$,除非NP随机多项式时间算法。
2020-04-28 cs.DS
Association schemes, non-commutative polynomial concentration, and sum-of-squares lower bounds for planted clique
在随机G(n,1/2)图中发现团以及与之密切相关的“种植”团变体,其中一个大小为t的团被种植在一个随机G(n,1/2)图中,一直是算法设计中大量研究的焦点。尽管付出了很多努力,但最著名的多项式时间算法只能解决t = Theta(sqrt(n))的问题。在这里,我们证明了击败sqrt(n)将需要大量新的算法思想,通过证明平方和(或Lasserre)层次中问题的下界,这是我们所知道的最强大的一类半定规划算法:平方和层次的r轮只能解决t > sqrt(n)/(C log n)^(r^2)的种植集团。以前,没有非平凡的下限是已知的。我们的证明是制定为一个度下界的Positivstellenestrant代数证明系统,这是相当于平方和层次。我们(平均情况)下界的核心是证明从输入图导出的某个随机矩阵是(高概率)半正定的。在这个证明中,有两个因素起着重要的作用。第一个是经典的理论的关联计划,适用于平均和方差的随机矩阵。第二个是矩阵值多项式的一个新的大偏差不等式。我们的新的尾部估计似乎是独立的兴趣,并可能找到其他的应用,因为它推广了实值多项式和独立随机矩阵的总和的估计。
2013-11-13 cs.CC cs.DS math.CO
Performance of Gaussian Boson Sampling on Planted Bipartite Clique Detection
University of Massachusetts Amherst(马萨诸塞大学阿默斯特分校);Inria, Paris(法国国家数字科学研究所巴黎分部)
本文通过分析高斯玻色采样中节点权重的分布与偏差,严格证明在推测困难区间内植入二分团检测信号被自然波动淹没,首次给出该问题在 GBS 量子计算下仍可能困难的证据。
2025-11-07 cs.CC cs.DS math.CO
The Landscape of the Planted Clique Problem: Dense subgraphs and the Overlap Gap Property
MIT(麻省理工学院);NYU(纽约大学)
本文研究了种植团问题的计算-统计间隙,其中将一个大小为$k$的团种植到Erdos Renyi图$G(n,\frac{1}{2})$中,得到一个图$G\left(n,\frac{1}{2},k\right)$ .目标是通过观察$G\left(n,\frac{1}{2},k\right)$来恢复种植的团顶点。已知对于任何$ε>0$,只要$k \geq \left(2+ε\right)\log n $就可以恢复团,但是对于该任务没有多项式时间算法已知,除非$k=Ω\left(\sqrt{n} \right)$。作为试图理解这种计算统计差距的一种尝试,我们研究了$G$的“足够密集”的子图的景观及其与种植集团的重叠。利用一阶矩方法,研究了具有固定但任意重叠大小的子图与种植团的重叠子图问题,并证明了在$k=Θ\left(\sqrt{n}\right)$上存在重叠带隙性质(OGP)的相变. OGP是一个最初在自旋玻璃理论中引入的概念,当它出现时,它被认为是算法硬度。当$k$是$n$的一个小的正幂时,我们利用条件二阶矩方法建立了OGP的存在性。作为我们的主要技术工具,我们建立了第一个,尽我们所知,浓度的结果为$K$ -denominator子图问题的埃尔多斯-雷尼模型$G\left(n,\frac{1}{2}\right)$时,$K=n^{0.5-ε}$为任意$ε>0$。最后,为了研究OGP,我们…
2019-12-30 cs.DS cs.LG math.OC
The Lovász Theta Function for Recovering Planted Clique Covers and Graph Colorings
University of Southern California(南加州大学);National University of Singapore(新加坡国立大学);Singapore University of Technology and Design(新加坡科技设计大学);Archimedes/Athena RC, Greece(希腊阿基米德/雅典研究中心);Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore(新加坡国立大学量子技术中心)
本文研究了洛瓦兹θ函数在随机图中恢复嵌入clique覆盖结构的能力,证明了其在特定模型下的有效性。
2026-02-04 cs.DS cs.IT math.CO
Semirandom Planted Clique via 1-norm Isometry Property
针对半随机植入团问题,提出基于1-范数等距性质的贪心算法,将可检测团大小改进至猜想最优的 $\sqrt{n \log n}$,回答开放问题。
2025-06-22 cs.DS math.PR
Convex optimization for the planted k-disjoint-clique problem
University of Minnesota(明尼苏达大学);University of Waterloo(滑铁卢大学)
针对NP难的k-不相交团问题,提出一种凸松弛方法,能在多项式时间内求解由k个大型种植团和噪声构成的特定输入实例。
2013-12-02 cs.DS cs.NA math.NA
Robust Algorithms for Finding Cliques in Random Intersection Graphs via Sum-of-Squares
Hasso Plattner Institute, University of Potsdam(波茨坦大学哈索·普拉特纳研究所)
本文提出高效算法以恢复随机交集图中的聚类结构,能够处理重叠聚类并具备抗噪声和对抗攻击的能力,适用于k远大于√(n log n)的情况。
2026-04-10 cs.DS
Clique-dependent strongly sublinear treewidth and strongly sublinear tree-independence number
Department of Mathematical, Physical and Computer Sciences, University of Parma(帕尔马大学数学、物理与计算机科学学院)
该论文证明遗传图类的强次线性树独立数与团数依赖的强次线性树宽等性质等价,并给出计算强次线性独立数树分解的亚指数时间算法。
2026-09-22 cs.DS math.CO
The power of sum-of-squares for detecting hidden structures
我们研究种植问题-在随机噪声输入中发现隐藏结构-通过平方和半定规划层次结构(SoS)的镜头。这个家庭的强大的半定方案最近产生了许多新的算法种植的问题,往往实现最知名的多项式时间的保证恢复的解决方案和鲁棒性噪声的准确性。在最近的工作中的一个主题是光谱算法的设计相匹配的种植问题的SoS算法的保证。经典的谱算法往往无法做到这一点:在这些新的谱算法的扭曲是使用矩阵的谱结构,其条目是输入变量的低次多项式。我们证明了对于一类广泛的种植问题,包括反驳随机约束满足问题,张量和稀疏PCA,稠密k-子图,随机块模型中的社区发现,种植集团,和其他人,d度矩阵多项式的特征值是强大的SoS半定规划的粗略度d。对于这样的问题,因此总是可以匹配的保证,没有解决一个大的半定计划的SoS。使用SoS算法和低次矩阵多项式的相关思想(并受到Barak等人最近关于SoS和种植集团问题的工作的启发),我们证明了张量和稀疏主成分分析问题的新的近紧SoS下界。我们的稀疏主成分分析的下限是第一个建议,超越现有的算法,这个问题可能需要亚指数的时间。
2017-10-13 cs.CC cs.DS
Average-Case Communication Complexity of Statistical Problems
UC San Diego(加州大学圣地亚哥分校);Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学);Tsinghua University(清华大学)
我们研究统计问题,如种植集团,其变种,稀疏主成分分析的背景下,平均情况下的通信复杂性。我们的动机是了解流媒体、草图和基于查询的模型中统计计算的权衡。在这些模型中,通信复杂性是证明下界的主要工具,然而许多先前的结果在平均情况下并不成立。我们提供了一个通用的约简方法,该方法保留了涉及随机图或矩阵与种植结构的问题的输入分布。然后,我们推导出两方和多方的通信下限检测或发现种植集团,双方集团,和相关问题。因此,我们得到了新的边界上的查询复杂度的边缘探针,矢量矩阵矢量,矩阵矢量,线性素描,和$\mathbb{F}_2$素描模型。许多这些结果是近紧,我们使用我们的技术提供简单的证明边缘探测模型的一些已知的下界。
2021-07-03 cs.CC cs.DS cs.LG
Almost Optimal Bounds for Sublinear-Time Sampling of $k$-Cliques: Sampling Cliques is Harder Than Counting
在这项工作中,我们考虑的问题,采样的$k$ -团在一个图中的一个几乎均匀分布在次线性时间的一般图查询模型。具体地说,算法应该以概率$(1\pm ε)/n_k$输出每个$k$ -团,其中$n_k$表示图中$k$ -团的数量,$ε$是给定的近似参数.我们证明了这个问题的查询复杂度是\[ Θ^*\left(\max\left\{ \left(\frac{(nα)^{k/2}}{ n_k}\right)^{\frac{1}{k-1}} ,\; \min\left\{nα,\frac{nα^{k-1}}{n_k} \right\}\right\}\right). \],其中$n$是图中的顶点数,$α$是它的荫度,$Θ^*$抑制了对$(\log n/ε)^{O(k)}$的依赖。有趣的是,这建立了近似计数和近似均匀采样在次线性制度之间的分离。例如,如果$k=3$、$α= O(1)$和$n_3$(三角形的数量)是$Θ(n)$,那么我们得到$Ω(n^{1/4})$的下界(对于常数$ε$),而在这些条件下,可以通过执行$\textrm{poly}(\log(n/ε))$查询(Eden,Ron和Seshadhri,SODA 20)来获得$n_3$的$(1\pm ε)$ -近似。我们的下界来自于一个具有荫度$α$的图族的构造,使得在每个图中有$n_k$团(大小为$k$),其中一个团是“隐藏的”,因此很难采…
2020-12-07 cs.DS
Improved polynomial-time algorithms for detecting and recovering planted $Θ(\sqrt{n})$-cliques
Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学)
本文针对植入团问题,利用颜色编码和矩阵乘法,提出改进的多项式时间算法,在更小的团大小阈值下实现检测与恢复,达到运行时间与信号强度的最佳权衡。
2026-09-22 cs.DS math.ST stat.TH
Counting Stars is Constant-Degree Optimal For Detecting Any Planted Subgraph
本文研究任意植入子图检测问题的计算极限,证明在 p=Ω(1) 时,数星是最优的常数度多项式检测方法,且该类多项式仅能感知植入图的度分布。
2024-03-26 cs.CC cs.DS math.ST
Faster sublinear approximations of $k$-cliques for low arboricity graphs
给定查询访问一个无向图$G$,我们考虑的问题,计算一个$(1\pmε)$ -近似的$k$ -团在$G$的数量。一般图的标准查询模型允许度查询、邻居查询和对查询。令$n$为顶点数,$m$为边数,$n_k$为$k$ -团数。Eden、Ron和Seshadhri之前的工作(STOC 2018)为这个问题提供了一个$O^*(\frac{n}{n^{1/k}_k} + \frac{m^{k/2}}{n_k})$时间算法(我们使用$O^*(\cdot)$来抑制$\poly(\log n, 1/ε, k^k)$依赖性)。此外,当表达式在图的大小上是次线性的时,这个界是接近最优的。我们的动机是绕过这个下限,参数化的复杂性方面的\emph{graph arboricity}。$G$的荫度是对图的“处处”密度的度量。设计了一个荫度最大为$α$的图类的算法,其运行时间为$O^*(\min\{\frac{nα^{k-1}}{n_k},\, \frac{n}{n_k^{1/k}}+\frac{m α^{k-2}}{n_k} \})$。我们还证明了一个几乎匹配的下界。对于所有的图,荫度是$O(\sqrt m)$,所以这个界包含了所有以前的结果次线性团近似。作为感兴趣的特殊情况,考虑具有常数荫度的图的次闭族。我们的结果意味着,对于任何小闭图族,有一个$(1\pmε)$ -近似算法的$n_k$,有运行时间$O^*…
2018-11-11 cs.DS
On Approximating the Number of $k$-cliques in Sublinear Time
我们研究的问题,近似的$k$ -团在一个图中的查询访问时,图的数量。我们考虑一般图的标准查询模型,通过(1)度查询,(2)邻居查询和(3)对查询。令$n$表示图中的顶点数,$m$表示边数,而$C_k$表示$k$ -团的数目。我们设计了一个算法,输出$C_k$的$(1+\varepsilon)$ -逼近(具有高概率),其预期查询复杂度和运行时间为$O\left(\frac{n}{C_k^{1/k}}+\frac{m^{k/2}}{C_k}\right)\poly(\log n,1/\varepsilon,k)$。因此,该算法的复杂度在$C_k = ω(m^{k/2-1})$的图的大小上是次线性的。此外,我们证明了一个下界,表明我们的算法的查询复杂度基本上是最佳的($\log n$,$1/\varepsilon$和$k$的依赖)。这方面的先前结果由Feige(SICOMP 06)、Goldreich和Ron(RSA 08)针对边缘计数($k=2$)以及Eden等人(FOCS 2015)针对三角形计数($k=3$)得出。我们的结果符合这些结果的复杂性。Eden等人之前的结果依赖于一种只适用于三角形计数的摊销技术,而不能推广到更大的集团。我们得到了一个通用的算法,适用于任何$k\geq 3$通过设计一个程序,每个$k$ -团事件的一个给定的$S$的顶点与近似相等的概率。主要的困难是在寻找集…
2018-03-12 cs.DS
A Classical Quadratic Speedup for Planted $k$XOR
针对带噪植入门限 $k$XOR 问题,提出一种结合生日悖论与多项式反集中性质的新经典算法,将已知最佳经典算法的复杂度提升二次,使量子加速降为二次。
2025-08-13 cs.CR cs.DS quant-ph
Reducibility and Computational Lower Bounds for Problems with Planted Sparse Structure
典型的高维统计问题需要在噪声中找到结构化信号。这些问题中的许多都表现出一个有趣的现象:所有已知的计算效率高的算法所需的数据量远远超过搜索所有可能结构的低效算法所需的数据量。Berthet和Rigollet在2013年发起的一系列工作旨在通过减少计算机科学中的数学上困难的平均情况问题来解释这些数学计算差距。然而,平均情况下减少的微妙性质限制了这种方法的适用性。在这项工作中,我们引入了几种新的技术,给一个网络的平均情况下减少显示强大的计算下限的基础上种植集团猜想使用自然问题作为中间体。这些包括种植独立集,种植稠密子图,稀疏尖峰维格纳,稀疏PCA,随机块模型的子图变体和稀疏PCA的有偏变体的紧下界。我们还给出了算法匹配我们的下限,并确定我们考虑的模型的信息理论的限制。
2019-11-18 cs.CC cs.DS cs.IT
Sampling Arbitrary Subgraphs Exactly Uniformly in Sublinear Time
我们提出了一个简单的次线性时间算法,用于从具有$m$边的图$G$中采样任意子图$H$ \emph{exactly uniformly},该算法通过执行以下类型的查询来访问:(1)度查询,(2)邻居查询,(3)对查询和(4)边采样查询。该算法的查询复杂度和运行时间分别为$\tilde{O}(\min\{m, \frac{m^{ρ(H)}}{\# H}\})$和$\tilde{O}(\frac{m^{ρ(H)}}{\# H})$,其中$ρ(H)$是$H$的分数边覆盖,$\# H$是$G$中$H$的拷贝数.对于$r$顶点上的任何团,即,$H=K_r$,我们的算法几乎是最佳的,因为任何算法,样本的$H$从任何分布,具有$Ω(1)$总概率质量的集合上的所有副本的$H$必须执行$Ω(\min\{m, \frac{m^{ρ(H)}}{\# H\cdot (cr)^r}\})$查询。结合Assadi,Kapralov和Khanna [ITCS 2018]的子图$H$数量的$(1\pm \varepsilon)$近似算法的查询和时间复杂度以及Eden和Rosenbaum [APPROX 2018]的近似计数集团的下限,我们的结果表明,在我们的查询模型中,近似计数集团“等同于”完全均匀采样集团,在这个意义上,精确均匀采样和随机近似计数的查询和时间复杂度在彼此的多对数因子内。这与Jerrum,Valia…
2021-03-25 cs.DS
A Unified Approach to Memory-Sample Tradeoffs for Detecting Planted Structures
Rutgers University(罗格斯大学);Stanford University(斯坦福大学);University of Southern California(南加州大学)
本文提出了一种统一框架,用于证明检测嵌入结构的多轮流算法的内存下界,并展示了在多个问题中获得的几乎紧致的内存下界。
2026-02-28 cs.CC cs.DS
Spectral recovery of a planted triangle-dense subgraph
School of Mathematics, Georgia Institute of Technology(佐治亚理工学院数学学院)
针对最坏情况计算困难的三角密集k子图问题,提出基于局部带符号三角计数的谱算法和半定规划,在Erdős-Rényi随机图中恢复种植的三角密集子图,并揭示统计-计算间隙。
2026-06-17 cs.DS math.PR math.ST
Approximately Counting and Sampling Hamiltonian Motifs in Sublinear Time
本文针对亚线性时间下标准查询模型与增强模型之间的“范围差距”,提出基于均匀采样的框架,首次在标准模型中实现对任意哈密顿模体的近似计数与近均匀采样,并简化了星形、三角形和团簇的已有算法。
2025-03-12 cs.DS
Statistical inference of a ranked community in a directed graph
针对有向图中植入排序子图的检测与恢复问题,建立统计与计算阈值,确定对数密度设置下的精确指数阈值,并给出两种极端情况的细粒度结果,为该类排序社区推断提供理论基础。
2024-11-18 cs.CC cs.DS math.CO
The Complexity of $(Δ+ 1)$Coloring inCongested Clique, Massively Parallel Computation,and Centralized Local Computation
我们提出了新的随机算法,提高了经典的$(Δ+1)$着色问题的复杂性,其推广$(Δ+1)$ -列表着色,在三个良好的研究模型的分布式,并行和集中式计算:分布式拥塞集团:我们提出了一个$O(1)$ -轮随机算法$(Δ+1)$ -列表着色的拥塞集团模型的分布式计算。这解决了这个问题的渐近复杂性。它还改进了Parter和Su [DISC'18]的$O(\log^\ast Δ)$轮随机化算法和Parter [ICALP'18]的$O((\log\log Δ)\cdot \log^\ast Δ)$轮随机化算法.大规模并行计算:在强次线性内存的大规模并行计算模型下,提出了一个具有轮复杂度$O(\sqrt{\log\log n})$的$(Δ+1)$ -列表着色算法。该算法对于任何期望的常数$α>0$使用每台机器的$O(n^α)$的存储器,以及$\widetilde{O}(m)$的总存储器,其中$m$是图的大小。值得注意的是,这是第一个着色算法与亚对数轮复杂度,在次线性记忆制度的MPC。对于MPC的准线性记忆机制,Assadi等人[SODA'19]最近给出了$O(1)$轮算法。集中式本地计算:我们表明,$(Δ+1)$ -列表着色可以解决$Δ^{O(1)} \cdot O(\log n)$查询复杂度,在集中式本地计算模型。集中式局部计算模型中的$(Δ+1)$ -列表着色的现有技术是基于已知的并行计算算…
2018-11-05 cs.DS
The planted tensor problem over finite fields: algorithms and cryptography
State Key Lab of Processors, Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences(中国科学院计算技术研究所处理器重点实验室);School of Computer Science and Technology, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学计算机科学与技术学院);University of Technology Sydney(悉尼科技大学);Wuhan University(武汉大学);Monash University(蒙纳士大学)
本文引入有限域上随机张量的植入全迷向空间问题,给出多项式与亚指数算法,推测其指数难解性,并基于此构建更高效的私密同时消息和秘密共享协议。
2026-09-28 cs.CR cs.DS
Simple, Deterministic, Constant-Round Coloring in the Congested Clique
我们解决的复杂性的$(Δ+1)$ -着色和$(Δ+1)$ -列表着色问题的拥塞CLIQUE模型,提出了一个简单的确定性算法运行在一个恒定的轮数。这与最近由Chang等人(PODC'19)提出的突破性的随机化恒定轮$(Δ+1)$ -列表着色算法的复杂性相匹配,并且显著地改进了Parter(ICALP'18)的现有技术水平的$O(\log Δ)$ -轮确定性$(Δ+1)$ -着色界。我们的算法的一个显着的属性是它的简单性。鉴于国家的最先进的随机算法,这个问题是基于相当复杂的局部着色算法的张等人。(STOC'18),我们的算法可以描述在短短几行。在高层次上,它应用了递归过程的仔细去随机化,该过程将节点及其相应的调色板划分为单独的bin。我们表明,经过$O(1)$递归步骤,剩余的未着色的子图内的每个bin具有线性大小,因此可以解决本地收集到一个单一的节点。该算法也可以在大规模并行计算(MPC)模型中实现,只要每个机器具有线性(在$n$中,输入图中的节点数)空间。我们还展示了我们的算法的MPC制度中,机器具有次线性空间的扩展:我们提出了第一个确定性的$(Δ+1)$ -列表着色算法设计的次线性空间MPC,它运行在$O(\log Δ+ \log\log n)$轮。
2020-09-13 cs.DC cs.DS
A Simple Sublinear-Time Algorithm for Counting Arbitrary Subgraphs via Edge Sampling
在子图计数问题中,我们给定一个输入图$G(V, E)$和一个目标图$H$ ;目标是估计$H$在$G$中出现的次数。我们在这里的重点是设计次线性时间算法,用于近似计数$H$在$G$中的出现,在该算法被赋予查询访问$G$的设置。这个问题已经在最近的几篇论文中进行了研究,这些论文主要集中在特定的图族$H$上,例如三角形、团和星形。然而,不太了解近似计数任意图$H$。这与密切相关的子图枚举问题形成鲜明对比,后者在数据库社区中受到了极大的关注,如数据库连接问题。AGM界表明,在具有$m$边的图$G$中,任何任意子图$H$的最大出现次数是$O(m^{ρ(H)})$,其中$ρ(H)$是$H$的分数边覆盖,并且具有匹配运行时间的枚举算法对于任何$H$是已知的。我们通过设计一个子线性时间算法来弥合子图计数和子图枚举之间的差距,该算法可以估计$G$中任何任意子图$H$(用$\#H$表示)的数量,使其在$(1\pm ε)$ -近似值范围内。在$O(\frac{m^{ρ(H)}}{\#H}) \cdot poly(\log{n},1/ε)$时间。我们的算法是允许的一般图,即度查询,对查询和邻居查询的标准集,加上一个额外的边样本查询,返回随机均匀选择的边。我们的算法的性能与Eden等人的性能相匹配。[FOCS 2015,STOC 2018]用于计算三角形和团,并在边样本查询的附加假设下将其扩展到子图$H$的…
2018-11-19 cs.DS
Sublinear Dynamic Interval Scheduling (on one or multiple machines)
我们重新审视了经典的区间调度的复杂性在动态设置。在这个问题中,目标是在插入和删除下维护一组区间,并在每次更新后报告成对不相交区间的最大大小子集的大小。已知非平凡近似算法可用于此问题的未加权和加权版本[Henzinger、Neumann、Wiese、SoCG 2020]。令人惊讶的是,不知道一般的精确版本是否允许在次线性时间内工作的精确解,也就是说,每次更新后都不重新计算答案。我们的第一个贡献是一个动态间隔调度与摊销$\tilde{\mathcal{O}}(n^{1/3})$更新时间的结构。然后,建立在一台机器的情况下使用的想法,我们设计了一个次线性的解决方案,为任何恒定数量的机器:我们描述了一个结构的动态间隔调度的$m\geq 2$机摊销$\tilde{\mathcal{O}}(n^{1 - 1/m})$更新时间。我们通过考虑一台机器上的动态加权区间调度来补充上述结果,即保持成对不相交区间的最大权重子集(的权重)。我们显示了一个几乎线性的下限(条件上的硬度最小重量$k$ -团)的更新/查询时间的任何结构,这个问题。因此,在加权的情况下,确实应该寻求近似解。
2022-10-03 cs.DS
Sublinear-Time Clustering Oracle for Signed Graphs
KTH Royal Institute of Technology(KTH皇家理工学院);University of Science and Technology of China(中国科学技术大学)
社交网络通常使用符号图来建模,其中顶点对应于用户,并且边具有指示用户之间的交互是积极的还是消极的符号。出现的符号图通常包含一个清晰的社区结构,在这个意义上,图可以被划分为少量的极化社区,每个定义一个稀疏的切割和不可分割的更小的极化子社区。我们提供了一个本地聚类预言机的签名图与这样一个明确的社区结构,可以回答成员查询,即,“给定一个顶点$v$,$v$属于哪个社区?“,在次线性时间内通过仅读取图形的一小部分来实现。形式上,当图具有有界最大度且社区数至多为$O(\log n)$时,在$\tilde{O}(\sqrt{n}\operatorname{poly}(1/\varepsilon))$预处理时间的作用下,我们的预言机可以在$\tilde{O}(\sqrt{n}\operatorname{poly}(1/\varepsilon))$时间内回答每个成员查询,并正确分类$(1-\varepsilon)$ -分数的顶点.一系列隐藏的人造真实社区我们的预言是可取的应用程序中的聚类信息是只需要一个小数目的顶点。在此之前,这种局部聚类预言只为无符号图所知;我们对有符号图的推广需要一些新的想法,并对有符号的随机游动的行为进行了新的谱分析。我们评估我们的算法构建这样一个预言和回答成员查询合成和现实世界的数据集,在实践中验证其性能。
2022-06-28 cs.DS cs.LG cs.SI
When Algorithms for Maximal Independent Set and Maximal Matching Run in Sublinear-Time
最大度$Δ$图的最大独立集(MIS)、最大匹配(MM)和$(Δ+1)$ -染色是图论中最重要的算法问题。在SODA 2019中,Assadi,Chen和Khanna给出了一个$(Δ+1)$ -着色的随机算法,该算法在$\widetilde{O}(n\sqrt{n})$时间内运行,即使对于中等密度的图,其输入大小也是次线性的。然而,Assadi等人的工作包含了MIS和MM的剧透:这两个问题都不能证明在一般图中存在次线性时间算法。在这项工作中,我们深入研究了实现MIS和MM的次线性时间算法的可能性。图$G$的邻域独立数,由$β(G)$表示,是在任何顶点的邻域中的最大独立集的大小。我们将$β(G)$确定为衡量MIS和MM算法运行时间的“正确”参数:尽管有界邻域独立性的图可能非常密集(团是一个例子),但我们证明了MIS和MM的贪婪算法的精心选择的变体分别在$O(nβ(G))$和$O(n\log{n}\cdotβ(G))$中运行在任何$n$ -顶点图$G$上。我们补充这一积极的结果,观察到一个简单的扩展Assadi等人的下限意味着,$Ω(nβ(G))$时间也是必要的任何算法,无论是问题的所有值的$β(G)$从$1$到$Θ(n)$。我们注意到,我们的算法MIS是确定性的,而MM我们使用随机化,我们证明是不可避免的:任何确定性算法MM需要$Ω(n^2)$时间,即使是$β(G) = 2$。
2020-06-13 cs.DS
Towards a Decomposition-Optimal Algorithm for Counting and Sampling Arbitrary Motifs in Sublinear Time
我们考虑的问题,采样和近似计数任意给定的图案$H$在图$G$,其中访问$G$通过查询:度,邻居,和对,以及均匀的边缘样本查询。这些任务的先前算法基于将$H$分解成奇数周期和星形的集合,表示为$\mathcal{D}^*(H)=\{O_{k_1}, \ldots, O_{k_q}, S_{p_1}, \ldots, S_{p_\ell}\}$。这些算法被证明是最佳的情况下,$H$是一个集团或奇数长度的循环,但没有其他的下限是已知的。我们提出了一个新的算法,采样和近似计数任意图案,高达$\textrm{poly}(\log n)$因素,总是至少和以前的结果一样好,并为大多数图$G$是严格更好。导致这一改进的主要成分是一个改进的均匀算法采样星,这可能是独立的利益,因为它允许采样顶点根据度分布的$p$ -th时刻。最后,我们证明了该算法是\emph{decomposition-optimal}分解,至少包含一个奇循环。这些是具有非平凡分解的基元$H$的第一下界,即,在其分解过程中有不止一个成分的图案。
2021-07-19 cs.DS
Quality control in sublinear time: a case study via random graphs
School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University(哈佛大学工程与应用科学学院);Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory, MIT(麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室)
该研究提出“质量控制问题”这一新型算法问题类别,以随机图为案例证明其亚线性版本的效率远高于传统的分布检验和属性检验,为算法输入可靠性验证提供了更高效的思路。
2026-10-16 cs.DS cs.LG math.CO
Statistical Query Algorithms and Low-Degree Tests Are Almost Equivalent
MIT(麻省理工学院);UC Berkeley(加州大学伯克利分校);Microsoft Research(微软研究院);Stanford University(斯坦福大学)
目前,研究人员使用多种方法来预测和证实高维统计估计问题中的信息计算缺口。一个突出的方法是限制计算模型的限制,这一方面产生强大的计算下界的强大的算法类,另一方面有助于指导高效算法的发展。在本文中,我们研究了两个最流行的限制计算模型,统计查询框架和低次多项式,在高维假设检验的背景下。我们的主要结果是,在测试问题的温和条件下,这两类算法在功率上本质上是等价的。作为推论,我们获得了新的统计查询下界稀疏PCA,张量PCA和种植集团问题的几个变种。
2021-06-26 cs.CC cs.DS cs.LG
Approximating Dasgupta Cost in Sublinear Time from a Few Random Seeds
本文提出首个在次线性时间内测试 $(k, ε)$-可聚类图层次结构的算法,利用约 $n^{1/3}$ 个已知标签的随机种子,在 $n^{1/2+O(ε)}$ 时间内实现对 Dasgupta 开销的 $O(\sqrt{\log k})$ 近似。
2025-08-10 cs.DS
Efficient Deterministic Distributed Coloring with Small Bandwidth
我们发现,$(degree+1)$ -列表着色问题可以在\CONGEST模型中的$O(D \cdot \log n \cdot\log^2Δ)$轮中确定性地解决,其中$D$是图的直径,$n$是节点数,$Δ$是最大度。使用Rozhoregon和Ghaffari [STOC 2020]最近的多周期时间确定性网络分解算法,这意味着第一个有效的(即,$\poly\log n$ -时间)确定性\CONGEST算法,用于$(Δ+1)$ -着色和$(\mathit{degree}+1)$ -列表着色问题.以前,最著名的算法需要$2^{O(\sqrt{\log n})}$轮,而不是基于网络分解。我们的技术也导致确定性的$(\mathit{degree}+1)$ -列表着色算法的拥塞集团和大规模并行计算(MPC)模型。对于拥塞集团,我们得到了一个时间复杂度为$O(\logΔ\cdot\log\logΔ)$的算法,对于MPC模型,我们得到了线性记忆区域的轮复杂度为$O(\log^2Δ)$的算法和次线性记忆区域的轮复杂度为$O(\log^2Δ+ \log n)$的算法.
2020-04-07 cs.DC cs.DS
Approximately Counting Subgraphs in Data Streams
估计数据流中的子图的数量是一个基本的问题,在过去的十年中受到了极大的关注。在本文中,我们给出了改进的流算法近似计数的出现次数的任意子图$H$,表示为$\# H$,当输入图$G$表示为$m$边流。为了获得我们的算法,我们提供了一个通用的转换,恒定轮子线性时间图算法的查询访问模型中的恒定通过子线性空间图流算法。利用这种变换,我们得到了以下结果。1.在$\tilde{O}(\frac{m^{ρ(H)}}{ε^2\cdot \# H})$空间中给出了$(1\pm ε)$ -逼近$\# H$的$3$ -通过旋转栅门流算法,其中$ρ(H)$是$H$的分数边覆盖.这改进并推广了McGregor等人[PODS 2016]的结果,McGregor等人给出了$3$ -用于$(1\pm ε)$的仅插入流算法-如果该算法被赋予对度的额外oracle访问,则近似于$\tilde{O}(\frac{m^{3/2}}{ε^2\cdot \# T})$空间中三角形的数量$\# T$。2.我们提供了一个恒定的通过流算法$(1\pm ε)$ -近似$\# K_r$在$\tilde{O}(\frac{mλ^{r-2}}{ε^2\cdot \# K_r})$空间中的任何$r\geq 3$,在图$G$与退化$λ$,其中$K_r$是一个团的$r$顶点。这解决了Bera和Seshadhri的猜想[PODS 2020]。更一般地…
2022-03-27 cs.DS
Improved Tradeoffs for Leader Election
本文研究同步与异步团网络中的领导者选举,给出消息—时间权衡的新下界、改进上界及多种确定性与随机算法。
2023-09-26 cs.DC cs.DS
Massively Parallel Algorithms for Distance Approximation and Spanners
在过去的十年中,有越来越多的兴趣在分布式/并行算法处理大规模的图形。到目前为止,对于大规模并行计算(MPC)模型中的一些基本图形问题,我们已经有了相当快的算法--通常是亚临界时间,通常是$poly(\log\log n)$时间,甚至更快。该模型是MapReduce风格设置的广泛采用的理论抽象,其中许多机器以全对全的方式进行通信以处理大规模数据。贡献这一行的MPC图形算法的工作,我们提出了$poly(\log k) \in poly(\log\log n)$轮MPC算法计算$O(k^{1+{o(1)}})$ -spectrometry在强次线性制度的本地存储器。据我们所知,这些是第一个亚临界时间MPC算法的结构。作为主要的应用程序,我们得到两个重要的影响,如下:-对于MPC设置,我们得到了一个$O(\log^2\log n)$轮算法的$O(\log^{1+o(1)} n)$近似的所有对最短路径(APSP)在近线性制度的本地内存。据我们所知,这是第一个用于距离近似的亚临界时间MPC算法。- 我们上面的结果也扩展到分布式计算的拥塞集团模型,具有相同的轮复杂度和近似保证。这给出了拥塞集团模型中加权图中近似APSP的第一个亚对数算法。
2021-06-28 cs.DC cs.DS
Decomposition of Map Graphs with Applications
二维性是设计特殊图类(特别是平面图)的次指数时间参数化算法的最常用技术。它背后的核心引擎是Robertson,Seymour和Thomas的组合引理,该引理指出每个平面图要么有一个$\sqrt{k}\times \sqrt{k}$ -网格作为子图,要么它的树宽是$O(\sqrt{k})$。然而,二维性理论不能直接扩展到几个著名的几何图形类。然而,这个引理的松弛已经被证明对单位圆盘图有用。受此启发,我们证明了一个新的分解引理的地图。非正式地,我们的引理陈述如下。对于任何映射图$G$,存在$G$的团的集合$(U_1,\ldots,U_t)$,其具有以下性质:$G$或者包含$\sqrt{k}\times \sqrt{k}$ -网格作为子图,或者它允许树分解,其中每个袋是上述集合中的团的$O(\sqrt{k})$的并集。新引理似乎是一个方便的工具,在设计次指数参数化算法的地图。我们证明了它的可用性,通过设计算法的地图图形与运行时间$2^{O({\sqrt{k}\log{k}})} \cdot n^{O(1)}$的连接平面$\cal F$ -删除问题(包括问题,如反馈顶点集和顶点覆盖)。获得最长循环/路径和循环包装的次指数算法更具挑战性。我们必须构造具有更强大属性的树分解,并证明最优解在这些分解中可以“穿过”袋子的方式的数量的次线性界限。对于最长循环/路径,这些是映射图上的第一个次指数时间参…
2019-03-04 cs.CG cs.DS