An essential requirement of spanners in many applications is to be fault-tolerant: a $(1+\epsilon)$-spanner of a metric space is called (vertex) $f$-fault-tolerant ($f$-FT) if it remains a $(1+\epsilon)$-spanner (for the non-faulty points) when up to $f$ faulty points are removed from the spanner. Fault-tolerant (FT) spanners for Euclidean and doubling metrics have been extensively studied since the 90s. For low-dimensional Euclidean metrics, Czumaj and Zhao in SoCG'03 [CZ03] showed that the optimal guarantees $O(f n)$, $O(f)$ and $O(f^2)$ on the size, degree and lightness of $f$-FT spanners can be achieved via a greedy algorithm, which na\"{\i}vely runs in $O(n^3) \cdot 2^{O(f)}$ time. The question of whether the optimal bounds of [CZ03] can be achieved via a fast construction has remained elusive, with the lightness parameter being the bottleneck. Moreover, in the wider family of doubling metrics, it is not even clear whether there exists an $f$-FT spanner with lightness that depends solely on $f$ (even exponentially): all existing constructions have lightness $\Omega(\log n)$ since they are built on the net-tree spanner, which is induced by a hierarchical net-tree of lightness $\Omega(\log n)$. In this paper we settle in the affirmative these longstanding open questions. Specifically, we design a construction of $f$-FT spanners that is optimal with respect to all the involved parameters (size, degree, lightness and running time): For any $n$-point doubling metric, any $\epsilon > 0$, and any integer $1 \le f \le n-2$, our construction provides, within time $O(n \log n + f n)$, an $f$-FT $(1+\epsilon)$-spanner with size $O(f n)$, degree $O(f)$ and lightness $O(f^2)$.


翻译:许多应用中spanner的一个基本要求是容错性:若度量空间的一个(1+ϵ)-spanner在移除至多f个故障点后仍能保持(1+ϵ)-spanner(针对非故障点),则称其为(顶点)f-容错(f-FT)。自90年代以来,欧几里得与双倍度量空间中的容错spanner已得到广泛研究。对于低维欧几里得度量,Czumaj与Zhao在SoCG'03 [CZ03]中证明,通过贪心算法可实现f-FT spanner在规模、度与轻量性上的最优保证O(f n)、O(f)与O(f²),但该算法朴素运行时间为O(n³)·2^{O(f)}。能否通过快速构造实现[CZ03]的最优界这一问题始终未解,其中轻量性参数成为瓶颈。此外,在更广泛的双倍度量空间族中,甚至是否存在轻量性仅取决于f(即使指数级)的f-FT spanner也不明确:现有全部构造的轻量性均为Ω(log n),因其基于轻量性为Ω(log n)的分层网树所诱导的网树spanner。本文以肯定方式解决了这些长期悬而未决的问题。具体而言,我们设计了一种对所有相关参数(规模、度、轻量性与运行时间)均最优的f-FT spanner构造:对任意n点双倍度量空间、任意ϵ>0及任意整数1≤f≤n-2,该构造在O(n log n + f n)时间内提供规模O(f n)、度O(f)且轻量性O(f²)的f-FT (1+ϵ)-spanner。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
33+阅读 · 2021年3月7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
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月16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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
可解释AI(XAI)工具集—DrWhy
专知
25+阅读 · 2019年6月4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
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
1+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
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
3+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月8日
VIP会员
最新内容
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
0+阅读 · 15分钟前
加沙、乌克兰和伊朗冲突:人工智能如何改变冲突
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
5+阅读 · 6月9日
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
4+阅读 · 6月9日
相关VIP内容
专知会员服务
33+阅读 · 2021年3月7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
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月16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
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
可解释AI(XAI)工具集—DrWhy
专知
25+阅读 · 2019年6月4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
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
1+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
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
3+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员