Bipartite graphs are commonly used to model relationships between two distinct entities in real-world applications, such as user-product interactions, user-movie ratings and collaborations between authors and publications. A butterfly (a 2x2 bi-clique) is a critical substructure in bipartite graphs, playing a significant role in tasks like community detection, fraud detection, and link prediction. As more real-world data is presented in a streaming format, efficiently counting butterflies in streaming bipartite graphs has become increasingly important. However, most existing algorithms typically assume that duplicate edges are absent, which is hard to hold in real-world graph streams, as a result, they tend to sample edges that appear multiple times, leading to inaccurate results. The only algorithm designed to handle duplicate edges is FABLE, but it suffers from significant limitations, including high variance, substantial time complexity, and memory inefficiency due to its reliance on a priority queue. To overcome these limitations, we introduce DEABC (Duplicate-Edge-Aware Butterfly Counting), an innovative method that uses bucket-based priority sampling to accurately estimate the number of butterflies, accounting for duplicate edges. Compared to existing methods, DEABC significantly reduces memory usage by storing only the essential sampled edge data while maintaining high accuracy. We provide rigorous proofs of the unbiasedness and variance bounds for DEABC, ensuring they achieve high accuracy. We compare DEABC with state-of-the-art algorithms on real-world streaming bipartite graphs. The results show that our DEABC outperforms existing methods in memory efficiency and accuracy, while also achieving significantly higher throughput.


翻译:二分图常用于建模现实应用中两类不同实体间的关系,例如用户-产品交互、用户-电影评分以及作者与出版物间的合作关系。蝴蝶结构(即2x2双团)是二分图中的关键子结构,在社区发现、欺诈检测和链接预测等任务中具有重要作用。随着越来越多的现实数据以流式形式呈现,在流式二分图中高效计数蝴蝶结构变得日益重要。然而,现有算法大多假设不存在重复边,这一假设在现实图流中难以成立,导致它们倾向于对多次出现的边进行采样,从而产生不准确的结果。目前唯一能处理重复边的算法是FABLE,但其存在显著局限性,包括高方差、较大的时间复杂度以及因依赖优先队列而导致的内存效率低下。为克服这些限制,我们提出了DEABC(重复边感知蝴蝶计数),这是一种创新方法,采用基于桶的优先级采样来准确估计蝴蝶数量,同时考虑重复边的影响。与现有方法相比,DEABC通过仅存储必要的采样边数据显著降低了内存使用,同时保持了高精度。我们为DEABC的无偏性和方差界限提供了严格的理论证明,确保其能达到高准确性。我们在真实流式二分图上将DEABC与前沿算法进行比较,结果表明DEABC在内存效率与准确性方面均优于现有方法,同时实现了显著更高的吞吐量。

1
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
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
46+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
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
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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
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
相关基金
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
46+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员