We study the problem of finding a spanning forest in an undirected, $n$-vertex multi-graph under two basic query models. One is the Linear query model which are linear measurements on the incidence vector induced by the edges; the other is the weaker OR query model which only reveals whether a given subset of plausible edges is empty or not. At the heart of our study lies a fundamental problem which we call the {\em single element recovery} problem: given a non-negative real vector $x$ in $N$ dimension, return a single element $x_j > 0$ from the support. Queries can be made in rounds, and our goals is to understand the trade-offs between the query complexity and the rounds of adaptivity needed to solve these problems, for both deterministic and randomized algorithms. These questions have connections and ramifications to multiple areas such as sketching, streaming, graph reconstruction, and compressed sensing. Our main results are: * For the single element recovery problem, it is easy to obtain a deterministic, $r$-round algorithm which makes $(N^{1/r}-1)$-queries per-round. We prove that this is tight: any $r$-round deterministic algorithm must make $\geq (N^{1/r} - 1)$ linear queries in some round. In contrast, a $1$-round $O(\log^2 N)$-query randomized algorithm which succeeds 99% of the time is known to exist. * We design a deterministic $O(r)$-round, $\tilde{O}(n^{1+1/r})$-OR query algorithm for graph connectivity. We complement this with an $\tilde{\Omega}(n^{1 + 1/r})$-lower bound for any $r$-round deterministic algorithm in the OR-model. * We design a randomized, $2$-round algorithm for the graph connectivity problem which makes $\tilde{O}(n)$-OR queries. In contrast, we prove that any $1$-round algorithm (possibly randomized) requires $\tilde{\Omega}(n^2)$-OR queries.


翻译:我们研究在两个基本查询模型下找到一个覆盖森林的不直接方向、 美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=方程式的问题。一个是线性查询模型,这是对边缘引出的事件矢量的线性测量;另一个是较弱的 OR 查询模型,它只揭示了某一组貌似边缘是否为空或不是。在我们研究的核心是一个根本问题,我们称之为单元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=方程式=美元=美元=美元=美元=美元=方程式=美元=美元=美元=美元=美元=美元=方程式=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元=美元

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