We present a parallel algorithm for computing $(1+\epsilon)$-approximate mincost flow on an undirected graph with $m$ edges, where capacities and costs are assigned to both edges and vertices. Our algorithm achieves $\hat{O}(m)$ work and $\hat{O}(1)$ depth when $\epsilon > 1/\mathrm{polylog}(m)$, making both the work and depth almost optimal, up to a subpolynomial factor. Previous algorithms with $\hat{O}(m)$ work required $\Omega(m)$ depth, even for special cases of mincost flow with only edge capacities or max flow with vertex capacities. Our result generalizes prior almost-optimal parallel $(1+\epsilon)$-approximation algorithms for these special cases, including shortest paths [Li, STOC'20] [Andoni, Stein, Zhong, STOC'20] [Rozhen, Haeupler, Marinsson, Grunau, Zuzic, STOC'23] and max flow with only edge capacities [Agarwal, Khanna, Li, Patil, Wang, White, Zhong, SODA'24]. Our key technical contribution is the first construction of length-constrained flow shortcuts with $(1+\epsilon)$ length slack, $\hat{O}(1)$ congestion slack, and $\hat{O}(1)$ step bound. This provides a strict generalization of the influential concept of $(\hat{O}(1),\epsilon)$-hopsets [Cohen, JACM'00], allowing for additional control over congestion. Previous length-constrained flow shortcuts [Haeupler, Hershkowitz, Li, Roeyskoe, Saranurak, STOC'24] incur a large constant in the length slack, which would lead to a large approximation factor. To enable our flow algorithms to work under vertex capacities, we also develop a close-to-linear time algorithm for computing length-constrained vertex expander decomposition. Building on Cohen's idea of path-count flows [Cohen, SICOMP'95], we further extend our algorithm to solve $(1+\epsilon)$-approximate $k$-commodity mincost flow problems with almost-optimal $\hat{O}(mk)$ work and $\hat{O}(1)$ depth, independent of the number of commodities $k$.


翻译:本文提出了一种并行算法,用于在具有$m$条边的无向图上计算$(1+\epsilon)$近似最小费用流,其中容量和费用同时被分配给边和顶点。当$\epsilon > 1/\mathrm{polylog}(m)$时,我们的算法实现了$\hat{O}(m)$的工作量和$\hat{O}(1)$的深度,使得工作量和深度均达到几乎最优,仅相差一个亚多项式因子。先前达到$\hat{O}(m)$工作量的算法需要$\Omega(m)$的深度,即使对于仅具有边容量的最小费用流特例或具有顶点容量的最大流问题也是如此。我们的结果推广了先前针对这些特例的几乎最优并行$(1+\epsilon)$近似算法,包括最短路径问题[Li, STOC'20] [Andoni, Stein, Zhong, STOC'20] [Rozhen, Haeupler, Marinsson, Grunau, Zuzic, STOC'23]以及仅具有边容量的最大流问题[Agarwal, Khanna, Li, Patil, Wang, White, Zhong, SODA'24]。我们的核心技术贡献是首次构建了具有$(1+\epsilon)$长度松弛、$\hat{O}(1)$拥塞松弛和$\hat{O}(1)$步数界的长度约束流捷径。这为具有影响力的$(\hat{O}(1),\epsilon)$跳集概念[Cohen, JACM'00]提供了一个严格的推广,允许对拥塞进行额外的控制。先前的长度约束流捷径[Haeupler, Hershkowitz, Li, Roeyskoe, Saranurak, STOC'24]在长度松弛上引入了较大的常数,这将导致较大的近似因子。为了使我们的流算法能够在顶点容量下工作,我们还开发了一种接近线性时间的算法,用于计算长度约束的顶点扩展子分解。基于Cohen的路径计数流思想[Cohen, SICOMP'95],我们进一步扩展了我们的算法,以解决$(1+\epsilon)$近似$k$商品最小费用流问题,实现了几乎最优的$\hat{O}(mk)$工作量和$\hat{O}(1)$深度,且与商品数量$k$无关。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
可解释AI(XAI)工具集—DrWhy
专知
25+阅读 · 2019年6月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+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 · 2015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
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
可解释AI(XAI)工具集—DrWhy
专知
25+阅读 · 2019年6月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+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 · 2015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
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员