The shortest paths problem is a fundamental challenge in graph theory, with a broad range of potential applications. However, traditional serial algorithms often struggle to adapt to large-scale graphs. To address this issue, researchers have explored parallel computing as a solution. The state-of-the-art shortest paths algorithm is the $\Delta$-stepping implementation, which significantly improves the parallelism of Dijkstra's algorithm. We propose a novel shortest paths algorithm achieving higher parallelism and scalability, which requires $O(E_{wcc})$ and $O(S_{wcc} \cdot E_{wcc})$ times for SSSP and APSP problems, respectively, where $S_{wcc}$ and $E_{wcc}$ denote the number of nodes and edges included in the largest weakly connected component in graph. To evaluate the effectiveness of the novel algorithm, we tested it using real graph inputs from Stanford Network Analysis Platform and SuiteSparse Matrix Collection. Our algorithm outperformed the BFS (Breadth-First Search) and $\Delta$-stepping implementations from Gunrock from Gunrock, achieving a speedup of 1546.994$\times$ and 1432.145$\times$, respectively.


翻译:最短路径问题是图论中的一项基础性挑战,具有广泛的应用前景。然而,传统串行算法在处理大规模图时往往力不从心。为解决此问题,研究人员探索了并行计算作为解决方案。当前最先进的最短路径算法是基于 Δ-stepping 的实现,该算法显著提升了 Dijkstra 算法的并行性。我们提出了一种新型最短路径算法,实现了更高的并行性与可扩展性,对于 SSSP 和 APSP 问题,该算法的时间复杂度分别为 O(E_{wcc}) 和 O(S_{wcc} · E_{wcc}),其中 S_{wcc} 和 E_{wcc} 分别表示图中最大弱连通分量中的节点数和边数。为评估新算法的有效性,我们使用来自 Stanford Network Analysis Platform 和 SuiteSparse Matrix Collection 的真实图输入进行了测试。我们的算法优于来自 Gunrock 的 BFS(广度优先搜索)和 Δ-stepping 实现,分别实现了 1546.994 倍和 1432.145 倍的加速比。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+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
【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
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
47+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 · 2023年8月24日
Arxiv
0+阅读 · 2023年8月22日
Arxiv
38+阅读 · 2020年12月2日
Arxiv
27+阅读 · 2020年6月19日
VIP会员
最新内容
博士论文 | Riemannian Deep Learning:模块、网络与几何
《同步多无人机系统中的故障与通信》
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:23
面向国防作战的最佳自主与蜂群无人机技术
专知会员服务
7+阅读 · 7月28日
《异构人类团队的协作决策过程混合建模研究》
博士论文 | 面向大模型推理的内存高效算法
专知会员服务
6+阅读 · 7月27日
相关VIP内容
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
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29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
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25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
47+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