We develop simple and general techniques to obtain faster (near-linear time) static approximation algorithms, as well as efficient dynamic data structures, for four fundamental geometric optimization problems: minimum piercing set (MPS), maximum independent set (MIS), minimum vertex cover (MVC), and maximum-cardinality matching (MCM). Highlights of our results include the following: * For $n$ axis-aligned boxes in any constant dimension $d$, we give an $O(\log \log n)$-approximation algorithm for MPS that runs in $O(n^{1+\delta})$ time for an arbitrarily small constant $\delta>0$. This significantly improves the previous $O(\log\log n)$-approximation algorithm by Agarwal, Har-Peled, Raychaudhury, and Sintos (SODA~2024), which ran in $O(n^{d/2}\mathop{\rm polylog} n)$ time. * Furthermore, we show that our algorithm can be made fully dynamic with $O(n^{\delta})$ amortized update time. Previously, Agarwal et al.~(SODA~2024) obtained dynamic results only in $\mathbb{R}^2$ and achieved only $O(\sqrt{n}\mathop{\rm polylog} n)$ amortized expected update time. * For $n$ axis-aligned rectangles in $\mathbb{R}^2$, we give an $O(1)$-approximation algorithm for MIS that runs in $O(n^{1+\delta})$ time. Our result significantly improves the running time of the celebrated algorithm by Mitchell (FOCS~2021) (which was about $O(n^{21})$), and answers one of his open questions. Our algorithm can also be made fully dynamic with $O(n^{\delta})$ amortized update time. * For $n$ (unweighted or weighted) fat objects in any constant dimension, we give a dynamic $O(1)$-approximation algorithm for MIS with $O(n^{\delta})$ amortized update time. * For disks in $\mathbb{R}^2$ or hypercubes in any constant dimension, we give the first fully dynamic $(1+\varepsilon)$-approximation algorithms for MVC and MCM with $O(\mathop{\rm polylog}n)$ amortized update time.


翻译:针对四个基础几何优化问题——最小覆盖集(MPS)、最大独立集(MIS)、最小顶点覆盖(MVC)和最大基数匹配(MCM),我们开发了简洁通用的技术,以获得更快的(近线性时间)静态近似算法以及高效的动态数据结构。我们的主要成果包括:* 对于任意常数维度 $d$ 中的 $n$ 个轴对齐包围盒,我们提出了一种 $O(\log \log n)$ 近似度的 MPS 算法,其运行时间为 $O(n^{1+\delta})$,其中 $\delta>0$ 为任意小常数。这显著改进了 Agarwal、Har-Peled、Raychaudhury 和 Sintos(SODA~2024)先前提出的 $O(\log\log n)$ 近似算法,该算法的运行时间为 $O(n^{d/2}\mathop{\rm polylog} n)$。* 此外,我们证明该算法可实现完全动态化,且具有 $O(n^{\delta})$ 的摊销更新时间。此前,Agarwal 等人(SODA~2024)仅在 $\mathbb{R}^2$ 中获得了动态结果,且仅实现了 $O(\sqrt{n}\mathop{\rm polylog} n)$ 的摊销期望更新时间。* 对于 $\mathbb{R}^2$ 中的 $n$ 个轴对齐矩形,我们提出了一种 $O(1)$ 近似度的 MIS 算法,其运行时间为 $O(n^{1+\delta})$。我们的结果显著改进了 Mitchell(FOCS~2021)著名算法的运行时间(原约为 $O(n^{21})$),并解答了他提出的一个开放性问题。该算法同样可实现完全动态化,且具有 $O(n^{\delta})$ 的摊销更新时间。* 对于任意常数维度中的 $n$ 个(未加权或加权)胖体对象,我们提出了一种动态的 $O(1)$ 近似度 MIS 算法,其摊销更新时间为 $O(n^{\delta})$。* 对于 $\mathbb{R}^2$ 中的圆盘或任意常数维度中的超立方体,我们首次提出了完全动态的 $(1+\varepsilon)$ 近似度 MVC 和 MCM 算法,其摊销更新时间为 $O(\mathop{\rm polylog}n)$。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31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
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
1+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 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:30
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:43
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:26
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:12
《通往人工通用智能之路上的均衡策略》
专知会员服务
7+阅读 · 6月3日
《Palantir的科技生态系统》
专知会员服务
17+阅读 · 6月2日
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18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
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17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
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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31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
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
1+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 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员