We show how to find and efficiently maintain maximal k-edge-connected subgraphs in undirected graphs. In particular, we provide the following results. (1) A general framework for maintaining the maximal k-edge-connected subgraphs upon insertions of edges or vertices, by successively partitioning the graph into its k-edge-connected components. This defines a decomposition tree, which can be maintained by using algorithms for the incremental maintenance of the k-edge-connected components as black boxes at every level of the tree. (2) As an application of this framework, we provide two algorithms for the incremental maintenance of the maximal $3$-edge-connected subgraphs. These algorithms allow for vertex and edge insertions, interspersed with queries asking whether two vertices belong to the same maximal $3$-edge-connected subgraph. The first algorithm has $O(m\alpha(m,n) + n^2\log^2 n)$ total running time and uses $O(n)$ space, where $m$ is the number of edge insertions and queries, and $n$ is the total number of vertices inserted. The second algorithm performs the same operations in faster $O(m\alpha(m,n) + n^2\alpha(n,n))$ time in total, using $O(n^2)$ space. (3) We provide efficient constructions of sparse subgraphs that have the same maximal k-edge-connected subgraphs as the original graph. These are useful in speeding up computations involving the maximal k-edge-connected subgraphs in dense undirected graphs. (4) We give two deterministic algorithms for computing the maximal k-edge-connected subgraphs in undirected graphs, with running times $O(m+k^{O(1)}n\sqrt{n}\mathrm{polylog}(n))$ and $O(m+k^{O(k)}n\sqrt{n}\log{n})$, respectively. (5) A fully dynamic algorithm for maintaining information about the maximal k-edge-connected subgraphs for fixed k. Our update bounds are $O(n\sqrt{n}\log{n})$ worst-case time, and we achieve constant time for maximal k-edge-connected subgraph queries.


翻译:我们展示了如何在无向图中寻找并高效维护最大k边连通子图。具体而言,我们提供以下结果:(1)一个通用框架,通过逐步将图划分为k边连通分量,在插入边或顶点时维护最大k边连通子图。该框架定义了一棵分解树,可通过将k边连通分量的增量维护算法作为黑箱应用于树的每一层来维护。(2)作为该框架的应用,我们提供了两个增量维护最大3边连通子图的算法。这些算法支持顶点和边的插入,并允许查询两个顶点是否属于同一最大3边连通子图。第一个算法的总运行时间为 \(O(m\alpha(m,n) + n^2\log^2 n)\),空间复杂度为 \(O(n)\),其中 \(m\) 为边插入和查询的次数,\(n\) 为插入的顶点总数。第二个算法以更快的总时间 \(O(m\alpha(m,n) + n^2\alpha(n,n))\) 执行相同操作,空间复杂度为 \(O(n^2)\)。(3)我们提出了稀疏子图的高效构造方法,这些子图与原始图具有相同的最大k边连通子图,有助于加速稠密无向图中涉及最大k边连通子图的计算。(4)我们给出了两种确定性算法,用于计算无向图中的最大k边连通子图,运行时间分别为 \(O(m+k^{O(1)}n\sqrt{n}\mathrm{polylog}(n))\) 和 \(O(m+k^{O(k)}n\sqrt{n}\log{n})\)。(5)一个针对固定k值维护最大k边连通子图信息的完全动态算法。我们的更新界在最坏情况下为 \(O(n\sqrt{n}\log{n})\),并能在常数时间内回答最大k边连通子图查询。

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
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
198+阅读 · 2019年10月10日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+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
【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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
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
2+阅读 · 2015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 · 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 · 2009年12月31日
Online Matching in Geometric Random Graphs
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月13日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月12日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月10日
Arxiv
0+阅读 · 2023年6月9日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
0+阅读 · 今天15:45
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:37
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:27
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
14+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
9+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
11+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
7+阅读 · 6月4日
相关VIP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
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
198+阅读 · 2019年10月10日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
78+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
【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
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
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13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
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
2+阅读 · 2015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 · 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 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员