当前位置:
X-MOL 学术
›
arXiv.cs.DS
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Fast Algorithms for Minimum Cycle Basis and Minimum Homology Basis
arXiv - CS - Data Structures and Algorithms Pub Date : 2021-09-09 , DOI: arxiv-2109.04567 Abhishek Rathod
arXiv - CS - Data Structures and Algorithms Pub Date : 2021-09-09 , DOI: arxiv-2109.04567 Abhishek Rathod
We study the problem of finding a minimum homology basis, that is, a shortest
set of cycles that generates the $1$-dimensional homology classes with
$\mathbb{Z}_2$ coefficients in a given simplicial complex $K$. This problem has
been extensively studied in the last few years. For general complexes, the current best deterministic algorithm, by Dey et
al., runs in $O(N^\omega + N^2 g)$ time, where $N$ denotes the number of
simplices in $K$, $g$ denotes the rank of the $1$-homology group of $K$, and
$\omega$ denotes the exponent of matrix multiplication. In this paper, we
present two conceptually simple randomized algorithms that compute a minimum
homology basis of a general simplicial complex $K$. The first algorithm runs in
$\tilde{O}(m^\omega)$ time, where $m$ denotes the number of edges in $K$,
whereas the second algorithm runs in $O(m^\omega + N m^{\omega-1})$ time. We also study the problem of finding a minimum cycle basis in an undirected
graph $G$ with $n$ vertices and $m$ edges. The best known algorithm for this
problem runs in $O(m^\omega)$ time. Our algorithm, which has a simpler
high-level description, but is slightly more expensive, runs in
$\tilde{O}(m^\omega)$ time.
中文翻译:
最小循环基和最小同调基的快速算法
我们研究了寻找最小同调基的问题,即在给定的单纯复形 $K$ 中生成具有 $\mathbb{Z}_2$ 系数的 $1$ 维同源类的最短循环集。这个问题在过去几年中得到了广泛的研究。对于一般复形,目前最好的确定性算法,由 Dey 等人,在 $O(N^\omega + N^2 g)$ 时间内运行,其中 $N$ 表示 $K$, $g 中的单纯形数$表示$K$的$1$-同调群的秩,$\omega$表示矩阵乘法的指数。在本文中,我们提出了两个概念上简单的随机算法,它们计算一般单纯复形 $K$ 的最小同调基。第一个算法在 $\tilde{O}(m^\omega)$ 时间运行,其中 $m$ 表示 $K$ 中的边数,而第二个算法在 $O(m^\omega + N m^{\omega-1})$ 时间内运行。我们还研究了在具有 $n$ 个顶点和 $m$ 个边的无向图 $G$ 中找到最小循环基的问题。这个问题最著名的算法在 $O(m^\omega)$ 时间内运行。我们的算法具有更简单的高级描述,但成本稍高,运行时间为 $\tilde{O}(m^\omega)$。
更新日期:2021-09-13
中文翻译:
最小循环基和最小同调基的快速算法
我们研究了寻找最小同调基的问题,即在给定的单纯复形 $K$ 中生成具有 $\mathbb{Z}_2$ 系数的 $1$ 维同源类的最短循环集。这个问题在过去几年中得到了广泛的研究。对于一般复形,目前最好的确定性算法,由 Dey 等人,在 $O(N^\omega + N^2 g)$ 时间内运行,其中 $N$ 表示 $K$, $g 中的单纯形数$表示$K$的$1$-同调群的秩,$\omega$表示矩阵乘法的指数。在本文中,我们提出了两个概念上简单的随机算法,它们计算一般单纯复形 $K$ 的最小同调基。第一个算法在 $\tilde{O}(m^\omega)$ 时间运行,其中 $m$ 表示 $K$ 中的边数,而第二个算法在 $O(m^\omega + N m^{\omega-1})$ 时间内运行。我们还研究了在具有 $n$ 个顶点和 $m$ 个边的无向图 $G$ 中找到最小循环基的问题。这个问题最著名的算法在 $O(m^\omega)$ 时间内运行。我们的算法具有更简单的高级描述,但成本稍高,运行时间为 $\tilde{O}(m^\omega)$。