For a well-studied family of domination-type problems, in bounded-treewidth graphs, we investigate whether it is possible to find faster algorithms. For sets $\sigma,\rho$ of non-negative integers, a $(\sigma,\rho)$-set of a graph $G$ is a set $S$ of vertices such that $|N(u)\cap S|\in \sigma$ for every $u\in S$, and $|N(v)\cap S|\in \rho$ for every $v\not\in S$. The problem of finding a $(\sigma,\rho)$-set (of a certain size) unifies common problems like $\text{Independent Set}$, $\text{Dominating Set}$, $\text{Independent Dominating Set}$, and many others. In an accompanying paper, it is proven that, for all pairs of finite or cofinite sets $(\sigma,\rho)$, there is an algorithm that counts $(\sigma,\rho)$-sets in time $(c_{\sigma,\rho})^{\text{tw}}\cdot n^{O(1)}$ (if a tree decomposition of width $\text{tw}$ is given in the input). Here, $c_{\sigma,\rho}$ is a constant with an intricate dependency on $\sigma$ and $\rho$. Despite this intricacy, we show that the algorithms in the accompanying paper are most likely optimal, i.e., for any pair $(\sigma, \rho)$ of finite or cofinite sets where the problem is non-trivial, and any $\varepsilon>0$, a $(c_{\sigma,\rho}-\varepsilon)^{\text{tw}}\cdot n^{O(1)}$-algorithm counting the number of $(\sigma,\rho)$-sets would violate the Counting Strong Exponential-Time Hypothesis ($\#$SETH). For finite sets $\sigma$ and $\rho$, our lower bounds also extend to the decision version, showing that those algorithms are optimal in this setting as well.


翻译:对于一类广泛研究的支配型问题,我们探讨在树宽有界图中能否设计出更快的算法。设 $\sigma,\rho$ 为非负整数集合,图 $G$ 的 $(\sigma,\rho)$-集是顶点子集 $S$,使得对每个 $u\in S$ 有 $|N(u)\cap S|\in \sigma$,且对每个 $v\not\in S$ 有 $|N(v)\cap S|\in \rho$。寻找(特定大小的)$(\sigma,\rho)$-集的问题统一了诸如独立集(Independent Set)、支配集(Dominating Set)、独立支配集(Independent Dominating Set)等常见问题。在伴随论文中已证明,对所有有限或余有限集合对 $(\sigma,\rho)$,存在算法在 $(c_{\sigma,\rho})^{\text{tw}}\cdot n^{O(1)}$ 时间内计数 $(\sigma,\rho)$-集(若输入中给定宽度为 $\text{tw}$ 的树分解)。其中 $c_{\sigma,\rho}$ 是依赖于 $\sigma$ 和 $\rho$ 的复杂常数。尽管复杂度复杂,我们证明伴随论文中的算法极可能最优:对任意非平凡问题对应的有限或余有限集合对 $(\sigma,\rho)$ 及任意 $\varepsilon>0$,若存在计数 $(\sigma,\rho)$-集的 $(c_{\sigma,\rho}-\varepsilon)^{\text{tw}}\cdot n^{O(1)}$ 算法,则将违反计数强指数时间假说(Counting Strong Exponential-Time Hypothesis, $\#$SETH)。对于有限集合 $\sigma$ 和 $\rho$,我们的下界还扩展至判定版本,表明在该设定下这些算法同样最优。

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
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18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
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
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
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17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
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8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 · 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
国家自然科学基金
1+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
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月27日
Arxiv
0+阅读 · 2023年7月27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
6+阅读 · 6月17日
相关VIP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
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
61+阅读 · 2020年3月19日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18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
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
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
【推荐】ResNet, AlexNet, VGG, Inception:各种卷积网络架构的理解
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年12月17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
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
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 · 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
国家自然科学基金
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员