We study monotonicity testing of real-valued functions on directed acyclic graphs (DAGs) with $n$ vertices. For every constant $δ>0$, we prove a $Ω(n^{1/2-δ}/\sqrt{\varepsilon})$ lower bound against non-adaptive two-sided testers on DAGs, nearly matching the classical $O(\sqrt{n/\varepsilon})$-query upper bound. For constant $\varepsilon$, we also prove an $Ω(\sqrt n)$ lower bound for randomized adaptive one-sided testers on explicit bipartite DAGs, whereas previously only an $Ω(\log n)$ lower bound was known. A key technical ingredient in both lower bounds is positive-matching Ruzsa--Szemerédi families. On the algorithmic side, we give simple non-adaptive one-sided testers with query complexity $O(\sqrt{m\,\ell}/(\varepsilon n))$ and $O(m^{1/3}/\varepsilon^{2/3})$, where $m$ is the number of edges in the transitive reduction and $\ell$ is the number of edges in the transitive closure. For constant $\varepsilon>0$, these improve over the previous $O(\sqrt{n/\varepsilon})$ bound when $m\ell=o(n^3)$ and $m=o(n^{3/2})$, respectively.


翻译:我们研究有向无环图(DAGs)上实值函数的单调性测试,其中图包含 $n$ 个顶点。对于任意常数 $δ>0$,我们证明在 DAGs 上的非适应性两面测试器存在 $Ω(n^{1/2-δ}/\sqrt{\varepsilon})$ 的下界,这几乎匹配了经典的 $O(\sqrt{n/\varepsilon})$ 查询上界。对于常数 $\varepsilon$,我们还证明了在显式二分 DAGs 上随机适应性单面测试器存在 $Ω(\sqrt n)$ 的下界,而此前仅已知 $Ω(\log n)$ 的下界。这两个下界的关键技术成分是正匹配 Ruzsa–Szemerédi 族。在算法方面,我们给出了简单的非适应性单面测试器,其查询复杂度分别为 $O(\sqrt{m\,\ell}/(\varepsilon n))$ 和 $O(m^{1/3}/\varepsilon^{2/3})$,其中 $m$ 是传递缩减中的边数,$\ell$ 是传递闭包中的边数。对于常数 $\varepsilon>0$,当 $m\ell=o(n^3)$ 和 $m=o(n^{3/2})$ 时,这些结果分别改进了先前的 $O(\sqrt{n/\varepsilon})$ 界。

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