Estimating ranks, quantiles, and distributions over streaming data is a central task in data analysis and monitoring. Given a stream of $n$ items from a data universe equipped with a total order, the task is to compute a sketch (data structure) of size polylogarithmic in $n$. Given the sketch and a query item $y$, one should be able to approximate its rank in the stream, i.e., the number of stream elements smaller than or equal to $y$. Most works to date focused on additive $\varepsilon n$ error approximation, culminating in the KLL sketch that achieved optimal asymptotic behavior. This paper investigates multiplicative $(1\pm\varepsilon)$-error approximations to the rank. Practical motivation for multiplicative error stems from demands to understand the tails of distributions, and hence for sketches to be more accurate near extreme values. The most space-efficient algorithms due to prior work store either $O(\log(\varepsilon^2 n)/\varepsilon^2)$ or $O(\log^3(\varepsilon n)/\varepsilon)$ universe items. We present a randomized sketch storing $O(\log^{1.5}(\varepsilon n)/\varepsilon)$ items that can $(1\pm\varepsilon)$-approximate the rank of each universe item with high constant probability; this space bound is within an $O(\sqrt{\log(\varepsilon n)})$ factor of optimal. Our algorithm does not require prior knowledge of the stream length and is fully mergeable, rendering it suitable for parallel and distributed computing environments.


翻译:估计流式数据中的秩、分位数和分布是数据分析和监控中的核心任务。给定一个从具有全序关系的数据域中获取的包含 $n$ 个数据项的流,目标是构建一个大小为 $\mathrm{poly}\log(n)$ 的草图(数据结构)。利用该草图和查询项 $y$,应能近似其在流中的秩,即流中小于或等于 $y$ 的元素数量。迄今为止,大多数工作聚焦于加性 $\varepsilon n$ 误差近似,最终以KLL草图实现了最优渐近行为。本文研究秩的乘性 $(1\pm\varepsilon)$-误差近似。乘性误差的实际动机源于对分布尾部理解的需求,因此要求草图在极值附近具有更高精度。先前工作中空间效率最高的算法存储了 $O(\log(\varepsilon^2 n)/\varepsilon^2)$ 或 $O(\log^3(\varepsilon n)/\varepsilon)$ 个数据域元素。我们提出一种随机草图,仅存储 $O(\log^{1.5}(\varepsilon n)/\varepsilon)$ 个元素,即可高常数概率地实现每个数据域元素秩的 $(1\pm\varepsilon)$-近似;该空间复杂度与最优值仅差 $O(\sqrt{\log(\varepsilon n)})$ 因子。我们的算法无需预先知道流长度,且完全可合并,适用于并行和分布式计算环境。

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
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17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
【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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
3+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
2+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
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 · 2023年10月11日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月11日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月10日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月9日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月9日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
11+阅读 · 2021年2月17日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
VIP会员
最新内容
超越网格:作战环境对炮兵的影响
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:35
KDD 2026 | MixRAGRec:面向LLM推荐的混合专家KG-RAG框架
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
以色列-美国-伊朗战争中的无人机:关键要点
专知会员服务
4+阅读 · 5月30日
《Palantir任务保障性软件安全标准(MA-S2)》
专知会员服务
14+阅读 · 5月30日
基于声学的无人机检测技术综述
专知会员服务
8+阅读 · 5月30日
《当代混合战争分析框架:俄乌战争经验教训》
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月11日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月11日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月10日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月9日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月9日
Arxiv
18+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
11+阅读 · 2021年2月17日
Arxiv
12+阅读 · 2020年12月10日
Arxiv
14+阅读 · 2018年5月15日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017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
3+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
2+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
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