Given a graph $G(V,E)$ having $n$ vertices and $m$ edges, we maintain its Breadth-First Search (BFS) tree from source $s$ under an online sequence of $u$ edge updates in the prediction model. Our approach leverages a predicted update sequence aiding online processing. We present algorithms for incremental (insertions-only), decremental (deletions-only), and fully dynamic (insertions and deletions) settings that maintain a BFS tree (parent and level information). Classically, the incremental and decremental BFS tree requires total $O(mn)$ time [JACM81], with amortized $O(n)$ and worst-case $O(m)$ update time. The combinatorial BMM conjecture restricts any polynomial improvement [FOCS14] even when the updates are known in advance [STOC15]. For fully dynamic BFS trees, only the trivial $O(m)$ time recomputation is known. Our complexity bounds are expressed in prediction error measures, where error vertices are those having incorrectly predicted distances, with the corresponding difference as their error. The vertex prediction error $η_{v}$ is the sum of degrees of error vertices, weighted vertex prediction error $η^*_{v}$ is error-weighted sum of degrees of error vertices, and $η_e$ counts the incorrectly predicted updates. For incremental and decremental BFS, our algorithm requires respectively $O(η_v + η_e)$ and $O(\min\{m,η^*_v + η_e\})$ worst case update time using $O(mn)$ preprocessing time and space, and total update time of $O(η^*_v + η_e)$. For fully-dynamic updates, our algorithm requires $O(\min\{m,η^*_v+η_e\})$ worst case update time. At its core, we extend the classical ES Trees [JACM81] for batch updates and fully dynamic updates. This simple extension is sufficient to give a competitive prediction algorithm, which may be generalized to other graph problems. We also consider space optimizations and error correction to improve our results.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

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
【Code】GraphSAGE 源码解析
AINLP
31+阅读 · 2020年6月22日
论文盘点:CVPR 2019 - 文本检测专题
PaperWeekly
14+阅读 · 2019年5月31日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27日
【 关关的刷题日记53】 Leetcode 100. Same Tree
专知
10+阅读 · 2017年12月1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
3+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
9+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 · 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
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
8+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
8+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
8+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
8+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
10+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
4+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
11+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
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
相关基金
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
3+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
9+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 · 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
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员