In this paper, we show new strongly polynomial work-depth tradeoffs for computing single-source shortest paths (SSSP) in non-negatively weighted directed graphs in parallel. Most importantly, we prove that directed SSSP can be solved within $\tilde{O}(m+n^{2-\epsilon})$ work and $\tilde{O}(n^{1-\epsilon})$ depth for some positive $\epsilon>0$. In particular, for dense graphs with non-negative real weights, we provide the first nearly work-efficient strongly polynomial algorithm with sublinear depth. Our result immediately yields improved strongly polynomial parallel algorithms for min-cost flow and the assignment problem. It also leads to the first non-trivial strongly polynomial dynamic algorithm for minimum mean cycle. Moreover, we develop efficient parallel algorithms in the Word RAM model for several variants of SSSP in graphs with exponentially large edge weights.


翻译:本文展示了在并行计算中,针对非负加权有向图的单源最短路径问题,新的强多项式工作深度权衡结果。最重要的是,我们证明了对于某个正数ε>0,定向单源最短路径问题可以在$\tilde{O}(m+n^{2-\epsilon})$的工作量和$\tilde{O}(n^{1-\epsilon})$的深度内求解。特别地,对于具有非负实数权重的稠密图,我们提出了首个具有次线性深度的、近乎工作高效的强多项式算法。我们的结果立即为最小费用流和分配问题带来了改进的强多项式并行算法。同时,它还引出了针对最小平均环问题的首个非平凡强多项式动态算法。此外,我们在Word RAM模型中为具有指数级大边权重的图的几种单源最短路径变体开发了高效的并行算法。

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