Given a graph $G$ of degree $k$ over $n$ vertices, we consider the problem of computing a near maximum cut or a near minimum bisection in polynomial time. For graphs of girth $2L$, we develop a local message passing algorithm whose complexity is $O(nkL)$, and that achieves near optimal cut values among all $L$-local algorithms. Focusing on max-cut, the algorithm constructs a cut of value $nk/4+ n\mathsf{P}_\star\sqrt{k/4}+\mathsf{err}(n,k,L)$, where $\mathsf{P}_\star\approx 0.763166$ is the value of the Parisi formula from spin glass theory, and $\mathsf{err}(n,k,L)=o_n(n)+no_k(\sqrt{k})+n \sqrt{k} o_L(1)$ (subscripts indicate the asymptotic variables). Our result generalizes to locally treelike graphs, i.e., graphs whose girth becomes $2L$ after removing a small fraction of vertices. Earlier work established that, for random $k$-regular graphs, the typical max-cut value is $nk/4+ n\mathsf{P}_\star\sqrt{k/4}+o_n(n)+no_k(\sqrt{k})$. Therefore our algorithm is nearly optimal on such graphs. An immediate corollary of this result is that random regular graphs have nearly minimum max-cut, and nearly maximum min-bisection among all regular locally treelike graphs. This can be viewed as a combinatorial version of the near-Ramanujan property of random regular graphs.


翻译:给定一个$n$个顶点、度为$k$的图$G$,我们考虑在多项式时间内计算近优最大割或近优最小二分划的问题。对于围长为$2L$的图,我们开发了一种局部消息传递算法,其复杂度为$O(nkL)$,并且能在所有$L$局部算法中实现近优割值。以最大割为例,该算法构造的割值为$nk/4+ n\mathsf{P}_\star\sqrt{k/4}+\mathsf{err}(n,k,L)$,其中$\mathsf{P}_\star\approx 0.763166$是自旋玻璃理论中Parisi公式的值,而$\mathsf{err}(n,k,L)=o_n(n)+no_k(\sqrt{k})+n \sqrt{k} o_L(1)$(下标表示渐近变量)。我们的结果推广到局部树状图,即移除一小部分顶点后围长变为$2L$的图。先前的工作表明,对于随机$k$-正则图,典型最大割值为$nk/4+ n\mathsf{P}_\star\sqrt{k/4}+o_n(n)+no_k(\sqrt{k})$。因此,我们的算法在此类图上近乎最优。该结果的一个直接推论是:在所有正则局部树状图中,随机正则图拥有近最小的最大割和近最大的最小二分划。这可视为随机正则图近拉马努金性质的组合版本。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年3月24日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
VIP会员
最新内容
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
2+阅读 · 5月31日
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
6+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
7+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
19+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
11+阅读 · 5月30日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
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
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员