Low Diameter Decompositions (LDDs) are invaluable tools in the design of combinatorial graph algorithms. While historically they have been applied mainly to undirected graphs, in the recent breakthrough for the negative-length Single Source Shortest Path problem, Bernstein, Nanongkai, and Wulff-Nilsen [FOCS '22] extended the use of LDDs to directed graphs for the first time. Specifically, their LDD deletes each edge with probability at most $O(\frac{1}{D} \cdot \log^2 n)$, while ensuring that each strongly connected component in the remaining graph has a (weak) diameter of at most $D$. In this work, we make further advancements in the study of directed LDDs. We reveal a natural and intuitive (in hindsight) connection to Expander Decompositions, and leveraging this connection along with additional techniques, we establish the existence of an LDD with an edge-cutting probability of $O(\frac{1}{D} \cdot \log n \log\log n)$. This improves the previous bound by nearly a logarithmic factor and closely approaches the lower bound of $\Omega(\frac{1}{D} \cdot \log n)$. With significantly more technical effort, we also develop two efficient algorithms for computing our LDDs: a deterministic algorithm that runs in time $\tilde O(m \cdot poly(D))$ and a randomized algorithm that runs in near-linear time $\tilde O(m)$. We believe that our work provides a solid conceptual and technical foundation for future research relying on directed LDDs, which will undoubtedly follow soon.


翻译:低直径分解(LDD)是组合图算法设计中不可或缺的工具。尽管历史上它们主要应用于无向图,但在负权单源最短路径问题最近的突破性工作中,Bernstein、Nanongkai 和 Wulff-Nilsen [FOCS '22] 首次将 LDD 的应用扩展到了有向图。具体而言,他们的 LDD 以最多 $O(\frac{1}{D} \cdot \log^2 n)$ 的概率删除每条边,同时确保剩余图中每个强连通分量具有至多 $D$ 的(弱)直径。在本工作中,我们在有向 LDD 的研究中取得了进一步进展。我们揭示了一个(事后看来)自然且直观的与扩展图分解的联系,并利用这一联系以及额外的技术,我们证明了一种边切割概率为 $O(\frac{1}{D} \cdot \log n \log\log n)$ 的 LDD 的存在性。这比先前的界改进了近一个对数因子,并接近了 $\Omega(\frac{1}{D} \cdot \log n)$ 的下界。通过付出显著更多的技术努力,我们还开发了两种计算我们 LDD 的高效算法:一种在 $\tilde O(m \cdot poly(D))$ 时间内运行的确定性算法,以及一种在近线性时间 $\tilde O(m)$ 内运行的随机算法。我们相信,我们的工作为未来依赖有向 LDD 的研究(无疑将很快跟进)奠定了坚实的理论与技术基础。

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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
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
Efficient Constant-Space Multi-Vector Retrieval
Arxiv
0+阅读 · 2025年4月2日
Arxiv
0+阅读 · 2025年3月31日
Arxiv
15+阅读 · 2019年11月26日
Self-Attention Graph Pooling
Arxiv
13+阅读 · 2019年6月13日
VIP会员
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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员