The Weisfeiler-Lehman (WL) hierarchy is a cornerstone framework for graph isomorphism testing and structural analysis. However, scaling beyond 1-WL to 3-WL and higher requires tensor-based operations that scale as O(n^3) or O(n^4), making them computationally prohibitive for large graphs. In this paper, we start from the Original-DRESS equation (Castrillo, Leon, and Gomez, 2018)--a parameter-free, continuous dynamical system on edges--and show that it distinguishes the prism graph from K_{3,3}, a pair that 1-WL provably cannot separate. We then generalize it to Motif-DRESS, which replaces triangle neighborhoods with arbitrary structural motifs and converges to a unique fixed point under three sufficient conditions, and further to Generalized-DRESS, an abstract template parameterized by the choice of neighborhood operator, aggregation function and norm. Finally, we introduce Delta-DRESS, which runs DRESS on each node-deleted subgraph G\{v}, connecting the framework to the Kelly-Ulam reconstruction conjecture. Both Motif-DRESS and Delta-DRESS empirically distinguish Strongly Regular Graphs (SRGs)--such as the Rook and Shrikhande graphs--that confound 3-WL. Our results establish the DRESS family as a highly scalable framework that empirically surpasses both 1-WL and 3-WL on well-known benchmark graphs, without the prohibitive O(n^4) computational cost.


翻译:Weisfeiler-Lehman (WL) 层次结构是图同构测试与结构分析的基石框架。然而,将尺度从1-WL扩展到3-WL及更高阶,需要基于张量的运算,其复杂度高达O(n^3)或O(n^4),这使得它们对于大规模图在计算上不可行。本文从Original-DRESS方程(Castrillo、Leon与Gomez,2018)——一个基于边的无参数连续动力系统——出发,证明了该方程能够区分棱柱图与K_{3,3},而这对图是1-WL可证明无法区分的。接着,我们将其推广至Motif-DRESS,该方法将三角形邻域替换为任意结构模体,并在三个充分条件下收敛至唯一不动点;并进一步推广至Generalized-DRESS,这是一个由邻域算子、聚合函数和范数选择参数化的抽象模板。最后,我们提出了Delta-DRESS,它在每个节点删除子图G\{v}上运行DRESS,从而将该框架与Kelly-Ulam重构猜想联系起来。实验表明,Motif-DRESS与Delta-DRESS均能区分那些困扰3-WL的强正则图(SRGs),例如Rook图与Shrikhande图。我们的研究结果确立了DRESS系列作为一个高度可扩展的框架,在已知基准图上实验性地超越了1-WL和3-WL,同时避免了令人望而却步的O(n^4)计算成本。

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