Sorting is a fundamental algorithmic pre-processing technique which often allows to represent data more compactly and, at the same time, speeds up search queries on it. In this paper, we focus on the well-studied problem of sorting and indexing string sets. Since the introduction of suffix trees in 1973, dozens of suffix sorting algorithms have been described in the literature. In 2017, these techniques were extended to sets of strings described by means of finite automata: the theory of Wheeler graphs [Gagie et al., TCS'17] introduced automata whose states can be totally-sorted according to the co-lexicographic (co-lex in the following) order of the prefixes of words accepted by the automaton. More recently, in [Cotumaccio, Prezza, SODA'21] it was shown how to extend these ideas to arbitrary automata by means of partial co-lex orders. This work showed that a co-lex order of minimum width (thus optimizing search query times) on deterministic finite automata (DFAs) can be computed in $O(m^2 + n^{5/2})$ time, $m$ being the number of transitions and $n$ the number of states of the input DFA. In this paper, we exhibit new combinatorial properties of the minimum-width co-lex order of DFAs and exploit them to design faster prefix sorting algorithms. In particular, we describe two algorithms sorting arbitrary DFAs in $O(mn)$ and $O(n^2\log n)$ time, respectively, and an algorithm sorting acyclic DFAs in $O(m\log n)$ time. Within these running times, all algorithms compute also a smallest chain partition of the partial order (required to index the DFA). We present an experiment result to show that an optimized implementation of the $O(n^2\log n)$-time algorithm exhibits a nearly-linear behaviour on large deterministic pan-genomic graphs and is thus also of practical interest.


翻译:排序是一种基础性的算法预处理技术,它通常能够使数据表示更紧凑,同时加快对其的搜索查询速度。本文聚焦于字符串集排序与索引这一被广泛研究的问题。自1973年后缀树提出以来,文献中已经描述了数十种后缀排序算法。2017年,这些技术被扩展到由有限自动机描述的字符串集合:Wheeler图理论[Gagie et al., TCS'17]引入了其状态可根据自动机所接受单词的前缀的逆字典序(以下简称co-lex序)进行全排序的自动机。近期,[Cotumaccio, Prezza, SODA'21]展示了如何通过部分co-lex序将这些思想扩展到任意自动机。该工作表明,可以在$O(m^2 + n^{5/2})$时间内计算确定性有限自动机(DFA)上宽度最小(从而优化搜索查询时间)的co-lex序,其中$m$是输入DFA的转移数,$n$是状态数。本文揭示了DFA最小宽度co-lex序的新组合性质,并利用它们设计更快速的前缀排序算法。具体而言,我们分别描述了两种算法:一种在$O(mn)$时间内排序任意DFA,另一种在$O(n^2\log n)$时间内排序,以及一种在$O(m\log n)$时间内排序无环DFA的算法。在这些运行时间内,所有算法还计算了该偏序的最小链划分(这是对DFA建立索引所必需的)。我们通过实验结果表明,$O(n^2\log n)$时间算法的一个优化实现在大规模确定性泛基因组图上表现出近线性的行为,因此也具有实际应用价值。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16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
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
197+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18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
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年9月24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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月4日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月2日
VIP会员
最新内容
BES:让语言模型通过双向进化搜索自我改进
专知会员服务
3+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
10+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》
战略前沿人工智能的再思考(中文)
专知会员服务
8+阅读 · 5月29日
《量化地基防空系统间接效应的博弈论方法》
专知会员服务
6+阅读 · 5月29日
相关VIP内容
专知会员服务
124+阅读 · 2020年9月8日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16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
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
197+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
94+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18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
【论文】图上的表示学习综述
机器学习研究会
15+阅读 · 2017年9月24日
相关基金
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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员