The problem of learning or reconstructing an unknown graph from a known family via partial-information queries arises as a mathematical model in various contexts. The most basic type of access to the graph is via \emph{edge queries}, where an algorithm may query the presence/absence of an edge between a pair of vertices of its choosing, at unit cost. While more powerful query models have been extensively studied in the context of graph reconstruction, the basic model of edge queries seems to have not attracted as much attention. In this paper we study the edge query complexity of learning a hidden bipartite graph, or equivalently its bipartite adjacency matrix, in the classical as well as quantum settings. We focus on learning matchings and half graphs, which are graphs whose bipartite adjacency matrices are a row/column permutation of the identity matrix and the lower triangular matrix with all entries on and below the principal diagonal being 1, respectively. \begin{itemize} \item For matchings of size $n$, we show a tight deterministic bound of $n(n-1)/2$ and an asymptotically tight randomized bound of $\Theta(n^2)$. A quantum bound of $\Theta(n^{1.5})$ was shown in a recent work of van Apeldoorn et al.~[ICALP'21]. \item For half graphs whose bipartite adjacency matrix is a column-permutation of the $n \times n$ lower triangular matrix, we give tight $\Theta(n \log n)$ bounds in both deterministic and randomized settings, and an $\Omega(n)$ quantum lower bound. \item For general half graphs, we observe that the problem is equivalent to a natural generalization of the famous nuts-and-bolts problem, leading to a tight $\Theta(n \log n)$ randomized bound. We also present a simple quicksort-style method that instantiates to a $O(n \log^2 n)$ randomized algorithm and a tight $O(n \log n)$ quantum algorithm. \end{itemize}


翻译:通过部分信息查询从已知图族中学习或重构未知图的问题,作为数学模型出现在多种情境中。访问图的最基本方式是通过\emph{边查询},即算法可以单位成本查询其选定的一对顶点之间是否存在边。尽管在图重构背景下更强大的查询模型已得到广泛研究,但边查询这一基本模型似乎未受到同等关注。本文研究了在经典与量子设置下学习隐藏二分图(或其二分邻接矩阵)的边查询复杂度。我们重点关注学习匹配与半图:匹配的二分邻接矩阵是单位矩阵的行/列置换;半图的二分邻接矩阵是下三角矩阵(主对角线及以下元素全为1)的行/列置换。\begin{itemize} \item 对于规模为$n$的匹配,我们给出了紧确的确定性界$n(n-1)/2$与渐近紧确的随机化界$\Theta(n^2)$。van Apeldoorn等人近期工作[ICALP'21]已证明量子界为$\Theta(n^{1.5})$。\item 对于二分邻接矩阵为$n \times n$下三角矩阵列置换的半图,我们在确定性与随机化设置下均给出紧确的$\Theta(n \log n)$界,以及$\Omega(n)$的量子下界。\item 对于一般半图,我们观察到该问题等价于经典螺母螺栓问题的自然推广,从而得到紧确的$\Theta(n \log n)$随机化界。我们还提出一种快速排序风格的方法,可实例化为$O(n \log^2 n)$随机化算法与紧确的$O(n \log n)$量子算法。\end{itemize}

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2025年10月9日
Arxiv
18+阅读 · 2021年3月16日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
52+阅读 · 2020年12月20日
Optimization for deep learning: theory and algorithms
Arxiv
106+阅读 · 2019年12月19日
VIP会员
最新内容
【博士论文】已对齐 AI 系统的持续脆弱性
专知会员服务
3+阅读 · 4月3日
潜空间综述:基础、演化、机制、能力与展望
专知会员服务
10+阅读 · 4月3日
《人工智能时代的国防工业政策》
专知会员服务
6+阅读 · 4月3日
《2026年美国/以色列-伊朗冲突》
专知会员服务
6+阅读 · 4月3日
《美国与伊朗的冲突》美国会服务处报告
专知会员服务
6+阅读 · 4月3日
美国对伊朗军事行动:弹药与反导
专知会员服务
7+阅读 · 4月3日
超越技术:伊朗冲突中的“战争方式”
专知会员服务
14+阅读 · 4月1日
军事决策大语言模型综合评价基准
专知会员服务
11+阅读 · 4月1日
相关资讯
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员