A U(1)-connection graph $G$ is a graph in which each oriented edge is endowed with a unit complex number, the latter being conjugated under orientation flip. We consider cycle-rooted spanning forests (CRSFs), a particular kind of spanning subgraphs of $G$ that have recently found computational applications as randomized spectral sparsifiers. In this context, CRSFs are drawn from a determinantal measure. Under a condition on the connection, Kassel and Kenyon gave an elegant algorithm, named CyclePopping, to sample from this distribution. The algorithm is an extension of the celebrated algorithm of Wilson that uses a loop-erased random walk to sample uniform spanning trees. In this paper, we give an alternative, elementary proof of correctness of CyclePopping for CRSF sampling; we fill the gaps of a proof sketch by Kassel, who was himself inspired by Marchal's proof of the correctness of Wilson's original algorithm. One benefit of the full proof \`a la Marchal is that we obtain a concise expression for the law of the number of steps to complete the sampling procedure, shedding light on practical situations where the algorithm is expected to run fast. Furthermore, we show how to extend the proof to more general distributions over CRSFs, which are not determinantal. The correctness of CyclePopping is known even in the non-determinantal case from the work of Kassel and Kenyon, so our merit is only to provide an alternate proof. One interest of this alternate proof is again to provide the distribution of the time complexity of the algorithm, in terms of a Poisson point process on the graph loops, or equivalently as a Poisson process on pyramids of cycles, a combinatorial notion introduced by Viennot. Finally, we strive to make the connections to loop measures and combinatorial structures as explicit as possible, to provide a reference for future extensions of the algorithm and its analysis.


翻译:U(1)-连接图$G$是一种每条有向边都赋有一个单位复数的图,该复数在方向翻转时共轭。我们考虑以环为根的生成森林(CRSFs),这是$G$的一类特殊生成子图,近期在随机谱稀疏化中找到了计算应用。在此背景下,CRSFs从行列式测度中抽取。在连接满足一定条件时,Kassel和Kenyon提出了一种优雅的算法——CyclePopping,用于从该分布中采样。该算法是Wilson经典算法的扩展,后者利用环擦除随机游走来采样均匀生成树。本文给出CyclePopping在CRSF采样中正确性的另一种初等证明;我们填补了Kassel(其本人受Marchal对Wilson原始算法正确性证明的启发)所提出的证明框架中的空白。采用Marchal式完整证明的一个优势在于,我们获得了采样过程完成步数的简洁表达式,从而揭示了算法预期快速运行的实际情境。此外,我们展示了如何将该证明推广到更一般的CRSF分布(非行列式情形)。尽管Kassel和Kenyon的工作已证明了CyclePopping在非行列式情形下的正确性,本文仅提供另一种证明。该替代证明的意义之一在于,它通过图环上的泊松点过程(或等价于Viennot提出的组合概念——环金字塔上的泊松过程)给出了算法时间复杂度的分布。最后,我们力求尽可能清晰地揭示该算法与环测度及组合结构之间的联系,为算法及其分析的未来扩展提供参考。

0
下载
关闭预览

相关内容

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
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
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
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
0+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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月3日
Arxiv
0+阅读 · 2024年5月31日
VIP会员
最新内容
2026“人工智能+”行业发展蓝皮书(附下载)
专知会员服务
5+阅读 · 今天12:11
《强化学习数学基础》
专知会员服务
3+阅读 · 今天12:07
“Maven计划”的发展演变之“Maven智能系统”应用
《无人机革命:来自俄乌战场的启示》(报告)
专知会员服务
7+阅读 · 今天6:48
《实现联合作战能力所需的技术》58页报告
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:30
以色列运用人工智能优化空袭警报系统
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:20
以色列在多条战线部署AI智能体
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:12
相关VIP内容
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
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
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
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
0+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 · 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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员