We present a new, inductive construction of the Vietoris-Rips complex, in which we take advantage of a small amount of unexploited combinatorial structure in the $k$-skeleton of the complex in order to avoid unnecessary comparisons when identifying its $(k+1)$-simplices. In doing so, we achieve a significant reduction in the number of comparisons required to construct the Vietoris-Rips compared to state-of-the-art algorithms, which is seen here by examining the computational complexity of the critical step in the algorithms. In experiments comparing a C/C++ implementation of our algorithm to the GUDHI v3.9.0 software package, this results in an observed $5$-$10$-fold improvement in speed of on sufficiently sparse Erd\H{o}s-R\'enyi graphs with the best advantages as the graphs become sparser, as well as for higher dimensional Vietoris-Rips complexes. We further clarify that the algorithm described in Boissonnat and Maria (https://doi.org/10.1007/978-3-642-33090-2_63) for the construction of the Vietoris-Rips complex is exactly the Incremental Algorithm from Zomorodian (https://doi.org/10.1016/j.cag.2010.03.007), albeit with the additional requirement that the result be stored in a tree structure, and we explain how these techniques are different from the algorithm presented here.


翻译:本文提出了一种新的、归纳式的Vietoris-Rips复形构造方法。该方法利用了复形$k$维骨架中少量未被发掘的组合结构,从而在识别其$(k+1)$-单形时避免了不必要的比较运算。通过这种方式,与现有先进算法相比,我们在构建Vietoris-Rips复形时显著减少了所需的比较次数,这一优势可通过分析算法关键步骤的计算复杂度得到验证。在将我们算法的C/C++实现与GUDHI v3.9.0软件包进行对比的实验中,该方法在足够稀疏的Erdős-Rényi图上实现了5至10倍的加速比,且图越稀疏或Vietoris-Rips复形维数越高,优势越明显。我们进一步阐明,Boissonnat与Maria(https://doi.org/10.1007/978-3-642-33090-2_63)中描述的Vietoris-Rips复形构造算法本质上等同于Zomorodian(https://doi.org/10.1016/j.cag.2010.03.007)提出的增量算法,只是额外要求将结果存储于树结构中,并解释了这些技术与本文所提算法的区别。

0
下载
关闭预览

相关内容

超文本传输安全协议是超文本传输协议和 SSL/TLS 的组合,用以提供加密通讯及对网络服务器身份的鉴定。
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年7月31日
Arxiv
43+阅读 · 2024年1月25日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员