We study the Subset Balancing problem: given $x \in \mathbb{Z}^n$ and a coefficient set $C \subseteq \mathbb{Z}$, find a nonzero vector $c \in C^n$ such that $c\cdot x = 0$. The standard meet-in-the-middle algorithm runs in time $\tilde{O}(|C|^{n/2})$, and recent improvements (SODA 2022, Chen, Jin, Randolph, and Servedio; STOC 2026, Randolph and Węgrzycki) beyond this barrier apply mainly when $d$ is constant. We give a reduction from Subset Balancing with $C = \{-d, \dots, d\}$ to a single instance of SVP$_{\infty}$ in dimension $n+1$. Instantiating this reduction with the best known $\ell_\infty$-SVP algorithms yields a deterministic $\tilde{O}((6\sqrt{2πe})^n)$-time algorithm and a randomized $\tilde{O}(2^{2.443n})$-time algorithm. The exponent depends only on $n$, improving on meet-in-the-middle for all $d\ge 15$. For sufficiently large $d$ we also obtain a polynomial-time algorithm. The reduction extends from the box constraint $[-d,d]^n$ to any centrally symmetric convex body $K\subseteq\mathbb{R}^n$, giving deterministic time $\tilde{O}(2^{c_K n})$ for a constant $c_K$ depending only on the shape of $K$. We further study the Generalized Subset Sum problem of finding $c \in C^n$ such that $c \cdot x = τ$. For $C = \{-d, \dots, d\}$ or $C = \{-d,\dots,d\}\setminus\{0\}$, we reduce the worst-case problem to CVP$_{\infty}$ in dimension $n+1$. We observe that distances in our lattice take only integer values, so an approximate CVP$_{\infty}$ oracle still suffices, yielding a deterministic worst-case algorithm running in time $2^{O(n\log\log d)}$. In the average-case setting, we demonstrate that for both coefficient sets the embedded CVP$_{\infty}$ instance satisfies a bounded-distance promise with high probability, removing the $\log\log d$ factor altogether and obtaining a deterministic algorithm running in time $\tilde{O}((18\sqrt{2πe})^n)$.


翻译:我们研究了子集平衡问题:给定 $x \in \mathbb{Z}^n$ 和系数集合 $C \subseteq \mathbb{Z}$,寻找非零向量 $c \in C^n$ 使得 $c\cdot x = 0$。标准的中间相遇算法运行时间为 $\tilde{O}(|C|^{n/2})$,而近期突破该障碍的改进(SODA 2022, Chen, Jin, Randolph, and Servedio; STOC 2026, Randolph and Węgrzycki)主要适用于 $d$ 为常数的情形。我们给出了从 $C = \{-d, \dots, d\}$ 的子集平衡问题到 $n+1$ 维空间中单个 SVP$_{\infty}$ 实例的归约。将该归约与目前已知的最优 $\ell_\infty$-SVP 算法相结合,可得到一个确定性的 $\tilde{O}((6\sqrt{2πe})^n)$ 时间算法和一个随机化的 $\tilde{O}(2^{2.443n})$ 时间算法。该指数仅与 $n$ 相关,对于所有 $d\ge 15$ 均优于中间相遇算法。对于足够大的 $d$,我们还可得到多项式时间算法。该归约从盒约束 $[-d,d]^n$ 推广至任意中心对称凸体 $K\subseteq\mathbb{R}^n$,给出确定性时间 $\tilde{O}(2^{c_K n})$,其中常数 $c_K$ 仅取决于 $K$ 的形状。我们进一步研究了广义子集和问题:寻找 $c \in C^n$ 使得 $c \cdot x = τ$。对于 $C = \{-d, \dots, d\}$ 或 $C = \{-d,\dots,d\}\setminus\{0\}$,我们将最坏情况问题归约到 $n+1$ 维空间中的 CVP$_{\infty}$。我们观察到格距离仅取整数值,因此近似 CVP$_{\infty}$ 预言机仍然足够,从而得到一个运行时间为 $2^{O(n\log\log d)}$ 的确定性最坏情况算法。在平均情况设定下,我们证明对于两种系数集合,嵌入的 CVP$_{\infty}$ 实例以高概率满足有界距离承诺,从而完全去除了 $\log\log d$ 因子,并得到一个运行时间为 $\tilde{O}((18\sqrt{2πe})^n)$ 的确定性算法。

0
下载
关闭预览

相关内容

在数学和计算机科学之中,算法(Algorithm)为一个计算的具体步骤,常用于计算、数据处理和自动推理。精确而言,算法是一个表示为有限长列表的有效方法。算法应包含清晰定义的指令用于计算函数。 来自维基百科: 算法
论学习、公平性与复杂度
专知会员服务
11+阅读 · 2月28日
【MIT博士论文】《图、主子式、特征值问题》200页PDF
专知会员服务
29+阅读 · 2022年8月7日
专知会员服务
46+阅读 · 2020年7月29日
面试题:数组中子序列的个数
七月在线实验室
15+阅读 · 2019年6月26日
从信息论的角度来理解损失函数
深度学习每日摘要
17+阅读 · 2019年4月7日
论文浅尝 | 基于知识图谱子图匹配以回答自然语言问题
开放知识图谱
26+阅读 · 2018年6月26日
关于处理样本不平衡问题的Trick整理
机器学习算法与Python学习
14+阅读 · 2017年12月3日
微积分的本质 合集
遇见数学
12+阅读 · 2017年7月29日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 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
3+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
Arxiv
0+阅读 · 6月11日
Arxiv
0+阅读 · 5月15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
4+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
6+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
3+阅读 · 6月17日
相关资讯
面试题:数组中子序列的个数
七月在线实验室
15+阅读 · 2019年6月26日
从信息论的角度来理解损失函数
深度学习每日摘要
17+阅读 · 2019年4月7日
论文浅尝 | 基于知识图谱子图匹配以回答自然语言问题
开放知识图谱
26+阅读 · 2018年6月26日
关于处理样本不平衡问题的Trick整理
机器学习算法与Python学习
14+阅读 · 2017年12月3日
微积分的本质 合集
遇见数学
12+阅读 · 2017年7月29日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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 · 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
3+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员