In this work we revisit the fundamental Single-Source Shortest Paths (SSSP) problem with possibly negative edge weights. A recent breakthrough result by Bernstein, Nanongkai and Wulff-Nilsen established a near-linear $O(m \log^8(n) \log(W))$-time algorithm for negative-weight SSSP, where $W$ is an upper bound on the magnitude of the smallest negative-weight edge. In this work we improve the running time to $O(m \log^2(n) \log(nW) \log\log n)$, which is an improvement by nearly six log-factors. Some of these log-factors are easy to shave (e.g. replacing the priority queue used in Dijkstra's algorithm), while others are significantly more involved (e.g. to find negative cycles we design an algorithm reminiscent of noisy binary search and analyze it with drift analysis). As side results, we obtain an algorithm to compute the minimum cycle mean in the same running time as well as a new construction for computing Low-Diameter Decompositions in directed graphs.


翻译:本文重新探讨了基本的最短路径问题——单源最短路径(SSSP),并考虑了边权可能为负的情况。Bernstein、Nanongkai 和 Wulff-Nilsen 最近的一项突破性成果提出了一个近似线性的 $O(m \log^8(n) \log(W))$ 时间算法,用于处理负权 SSSP,其中 $W$ 是最小负权边绝对值的上界。本文将该运行时间改进为 $O(m \log^2(n) \log(nW) \log\log n)$,这几乎减少了六个对数因子。其中一些对数因子(如替换 Dijkstra 算法中使用的优先队列)较易消除,而另一些(如设计一种类似噪声二分搜索的算法并利用漂移分析来检测负环)则复杂得多。作为副产品,我们还获得了相同运行时间内计算最小环均值的算法,以及一种在有向图中构建低直径分解的新方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

最短路径问题是图论研究中的一个经典算法问题,旨在寻找图(由结点和路径组成的)中两结点之间的最短路径。算法具体的形式包括: * 确定起点的最短路径问题 - 即已知起始结点,求最短路径的问题。适合使用Dijkstra算法。 * 确定终点的最短路径问题 - 与确定起点的问题相反,该问题是已知终结结点,求最短路径的问题。在无向图中该问题与确定起点的问题完全等同,在有向图中该问题等同于把所有路径方向反转的确定起点的问题。 * 确定起点终点的最短路径问题 - 即已知起点和终点,求两结点之间的最短路径。 * 全局最短路径问题 - 求图中所有的最短路径。适合使用Floyd-Warshall算法。 用于解决最短路径问题的算法被称做“最短路径算法”,有时被简称作“路径算法”。最常用的路径算法有: * Dijkstra算法 * A*算法 * Bellman-Ford算法 * SPFA算法(Bellman-Ford算法的改进版本) * Floyd-Warshall算法 * Johnson算法 * Bi-Direction BFS算法 這是與数学相關的小作品。你可以通过编辑或修订扩充其内容。
专知会员服务
78+阅读 · 2021年3月16日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9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
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
TorchSeg:基于pytorch的语义分割算法开源了
极市平台
20+阅读 · 2019年1月28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
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
【推荐】YOLO实时目标检测(6fps)
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年11月5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
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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月29日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月25日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5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
7+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
5+阅读 · 6月17日
相关资讯
相关基金
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
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
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员