We consider a generalized poset sorting problem (GPS), in which we are given a query graph $G = (V, E)$ and an unknown poset $\mathcal{P}(V, \prec)$ that is defined on the same vertex set $V$, and the goal is to make as few queries as possible to edges in $G$ in order to fully recover $\mathcal{P}$, where each query $(u, v)$ returns the relation between $u, v$, i.e., $u \prec v$, $v \prec u$ or $u \not \sim v$. This generalizes both the poset sorting problem [Faigle et al., SICOMP 88] and the generalized sorting problem [Huang et al., FOCS 11]. We give algorithms with $\tilde{O}(n\cdot \mathrm{poly}(k))$ query complexity when $G$ is a complete bipartite graph or $G$ is stochastic under the \ER model, where $k$ is the \emph{width} of the poset, and these generalize [Daskalakis et al., SICOMP 11] which only studies complete graph $G$. Both results are based on a unified framework that reduces the poset sorting to partitioning the vertices with respect to a given pivot element, which may be of independent interest. Our study of GPS also leads to a new $\tilde{O}(n^{1 - 1 / (2W)})$ competitive ratio for the so-called weighted generalized sorting problem where $W$ is the number of distinct weights in the query graph. This problem was considered as an open question in [Charikar et al., JCSS 02], and our result makes important progress as it yields the first nontrivial sublinear ratio for general weighted query graphs (for any bounded $W$). We obtain this via an $\tilde{O}(nk + n^{1.5})$ query complexity algorithm for the case where every edge in $G$ is guaranteed to be comparable in the poset, which generalizes a $\tilde{O}(n^{1.5})$ bound for generalized sorting [Huang et al., FOCS 11].


翻译:我们考虑一个广义偏序集排序问题(GPS),其中给定一个查询图$G = (V, E)$和一个定义在相同顶点集$V$上的未知偏序集$\mathcal{P}(V, \prec)$,目标是通过尽可能少的对$G$中边的查询来完全恢复$\mathcal{P}$,每次查询$(u, v)$返回$u$与$v$之间的关系,即$u \prec v$、$v \prec u$或$u \not \sim v$。这推广了偏序集排序问题[Faigle等人,SICOMP 88]和广义排序问题[Huang等人,FOCS 11]。当$G$是完全二分图或在\ER模型下是随机图时,我们给出了查询复杂度为$\tilde{O}(n\cdot \mathrm{poly}(k))$的算法,其中$k$是偏序集的\emph{宽度},这些结果推广了[Daskalakis等人,SICOMP 11](该工作仅研究完全图$G$)。两个结果都基于一个统一框架,该框架将偏序集排序简化为关于给定枢轴元素对顶点进行划分,这可能具有独立意义。我们对GPS的研究还导出了所谓的加权广义排序问题的一个新的$\tilde{O}(n^{1 - 1 / (2W)})$竞争比,其中$W$是查询图中不同权重的数量。该问题在[Charikar等人,JCSS 02]中被视为一个开放问题,我们的结果取得了重要进展,因为它为一般加权查询图(对于任意有界$W$)首次提供了非平凡的次线性比。我们通过为$G$中每条边保证在偏序集中可比较的情形设计了一个$\tilde{O}(nk + n^{1.5})$查询复杂度的算法来获得此结果,该算法推广了广义排序问题的$\tilde{O}(n^{1.5})$界[Huang等人,FOCS 11]。

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