String Edit Distance is a more-than-classical problem whose behavior in the dynamic setting, where the strings are updated over time, is well studied. A single-character substitution, insertion, or deletion can be processed in time $\tilde{\mathcal{O}}(n w)$ when operation costs are positive integers bounded by $w$ [Charalampopoulos, Kociumaka, Mozes, CPM 2020][Gorbachev, Kociumaka, STOC 2025]. If the weights are further uniform (insertions and deletions have equal cost), also an $\tilde{\mathcal{O}}(n \sqrt{n})$-update time algorithm exists [Charalampopoulos, Kociumaka, Mozes, CPM 2020]. This is a substantial improvement over the static $\mathcal{O}(n^2)$ algorithm when $w \ll n$ or when we are dealing with uniform weights. In contrast, for inherently related problems such as Tree Edit Distance, Dyck Edit Distance, and RNA Folding, it has remained unknown whether it is possible to devise dynamic algorithms with an advantage over the static algorithm. In this paper, we resolve this question by showing that (weighted) Tree Edit Distance, Dyck Edit Distance, and RNA Folding admit no dynamic speedup: under well-known fine-grained assumptions we show that the best possible algorithm recomputes the solution from scratch after each update. Furthermore, we prove a quadratic per-update lower bound for unweighted Tree Edit Distance under the $k$-Clique Conjecture. This provides the first separation between dynamic unweighted String Edit Distance and unweighted Tree Edit Distance, problems whose relative difficulty in the static setting is still open.


翻译:字符串编辑距离是一个经典问题,其在动态设置下的行为(即字符串随时间更新)已得到深入研究。当操作成本为以 $w$ 为界的正整数时,单字符替换、插入或删除操作可在 $\tilde{\mathcal{O}}(n w)$ 时间内处理 [Charalampopoulos, Kociumaka, Mozes, CPM 2020][Gorbachev, Kociumaka, STOC 2025]。若权重进一步均匀(插入和删除成本相等),则存在 $\tilde{\mathcal{O}}(n \sqrt{n})$ 更新时间的算法 [Charalampopoulos, Kociumaka, Mozes, CPM 2020]。当 $w \ll n$ 或处理均匀权重时,这相较于静态 $\mathcal{O}(n^2)$ 算法有显著改进。相比之下,对于本质上相关的问题,如树编辑距离、Dyck编辑距离和RNA折叠,是否存在优于静态算法的动态算法仍属未知。本文通过证明(加权)树编辑距离、Dyck编辑距离和RNA折叠不存在动态加速来回答此问题:基于已知的细粒度假设,我们表明最佳可能算法在每次更新后需从头重新计算解。此外,基于 $k$-Clique猜想,我们证明了未加权树编辑距离的每更新二次时间下界。这首次在动态设置下分离了未加权字符串编辑距离与未加权树编辑距离,而这两个问题在静态设置中的相对难度仍悬而未决。

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