计算机科学 > 数据结构与算法
[提交于 2025年1月21日
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标题: $O(1)$-多维网格图连通性、EMST和DBSCAN的回合MPC算法
标题: $O(1)$-Round MPC Algorithms for Multi-dimensional Grid Graph Connectivity, EMST and DBSCAN
摘要: 在本文中,我们研究了大规模并行计算(MPC)模型中的三个基本问题:(i)网格图连通性,(ii)近似欧几里得最小生成树(EMST),以及(iii)近似DBSCAN。我们的第一个结果是一个$O(1)$轮拉斯维加斯(即以高概率成功)的MPC算法,用于计算$d$维$c$穿透网格图($(d,c)$网格图)上的连通分量,其中$d$和$c$都是正整数常量。 在这种网格图中,每个顶点都是$\mathbb{N}^d$中的整数坐标点,且只能在两个不同顶点之间的$\ell_\infty$-范数最多为$c$的情况下存在边。 据我们所知,目前在MPC模型中计算$(d,c)$-网格图的连通分量(CC's)的最佳现有结果是运行为通用图设计的最先进的MPC CC算法:它们分别达到$O(\log \log n + \log D)$[FOCS19]和$O(\log \log n + \log \frac{1}{\lambda})$[PODC19]轮次,其中$D$是{\em 直径},$\lambda$是图的{\em 谱隙}。 使用我们的网格图连通性技术,我们的第二个主要结果是计算近似欧几里得最小生成树的$O(1)$轮拉斯维加斯 MPC 算法。 此问题现有的最先进结果是 Andoni 等人提出的$O(1)$轮 MPC 算法 [STOC14],该算法仅在期望情况下保证整体权重的近似值。 相比之下,我们的算法不仅保证了确定性的整体权重近似,还实现了确定性的边级权重近似。后一种特性对许多应用至关重要,例如寻找双色最近邻和 DBSCAN 聚类。 最后但同样重要的是,我们的第三个主要结果是在$O(1)$维空间中计算近似 DBSCAN 聚类的$O(1)$轮拉斯维加斯 MPC 算法。
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