Sorting is a fundamental problem in computer science. In the classical setting, it is well-known that $(1\pm o(1)) n\log_2 n$ comparisons are both necessary and sufficient to sort a list of $n$ elements. In this paper, we study the Noisy Sorting problem, where each comparison result is flipped independently with probability $p$ for some fixed $p\in (0, \frac 12)$. As our main result, we show that $$(1\pm o(1)) \left( \frac{1}{I(p)} + \frac{1}{(1-2p) \log_2 \left(\frac{1-p}p\right)} \right) n\log_2 n$$ noisy comparisons are both necessary and sufficient to sort $n$ elements with error probability $o(1)$ using noisy comparisons, where $I(p)=1 + p\log_2 p+(1-p)\log_2 (1-p)$ is capacity of BSC channel with crossover probability $p$. This simultaneously improves the previous best lower and upper bounds (Wang, Ghaddar and Wang, ISIT 2022) for this problem. For the related Noisy Binary Search problem, we show that $$ (1\pm o(1)) \left((1-\delta)\frac{\log_2(n)}{I(p)} + \frac{2 \log_2 \left(\frac 1\delta\right)}{(1-2p)\log_2\left(\frac {1-p}p\right)}\right) $$ noisy comparisons are both necessary and sufficient to find the predecessor of an element among $n$ sorted elements with error probability $\delta$. This extends the previous bounds of (Burnashev and Zigangirov, 1974), which are only tight for $\delta = 1/n^{o(1)}$.


翻译:排序是计算机科学中的基础问题。在经典设定下,已知对包含$n$个元素的列表进行排序所需的最优比较次数为$(1\pm o(1)) n\log_2 n$。本文研究含噪排序问题,其中每次比较结果以固定概率$p\in (0, \frac 12)$独立翻转。我们主要证明:当使用含噪比较时,以$o(1)$的误差概率对$n$个元素进行排序所需的最优含噪比较次数为$$(1\pm o(1)) \left( \frac{1}{I(p)} + \frac{1}{(1-2p) \log_2 \left(\frac{1-p}p\right)} \right) n\log_2 n$$ 其中$I(p)=1 + p\log_2 p+(1-p)\log_2 (1-p)$是交叉概率为$p$的二元对称信道容量。该结果同时改进了该问题此前的最优下界与上界(Wang, Ghaddar and Wang, ISIT 2022)。对于相关的含噪二分查找问题,我们证明:以误差概率$\delta$在$n$个已排序元素中查找某个元素的前驱所需的最优含噪比较次数为$$ (1\pm o(1)) \left((1-\delta)\frac{\log_2(n)}{I(p)} + \frac{2 \log_2 \left(\frac 1\delta\right)}{(1-2p)\log_2\left(\frac {1-p}p\right)}\right) $$ 该结果推广了(Burnashev and Zigangirov, 1974)的界,后者仅在$\delta = 1/n^{o(1)}$时紧确。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
76+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年12月14日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
254+阅读 · 2020年4月19日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12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
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 · 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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009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5月7日
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月4日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21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
【泡泡汇总】CVPR2019 SLAM Paperlist
泡泡机器人SLAM
14+阅读 · 2019年6月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1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
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
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
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 · 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 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009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