The multi-commodity flow-cut gap is a fundamental parameter that affects the performance of several divide \& conquer algorithms, and has been extensively studied for various classes of undirected graphs. It has been shown by Linial, London and Rabinovich and by Aumann and Rabani that for general $n$-vertex graphs it is bounded by $O(\log n)$ and the Gupta-Newman-Rabinovich-Sinclair conjecture asserts that it is $O(1)$ for any family of graphs that excludes some fixed minor. We show that the multicommodity flow-cut gap on \emph{directed} planar graphs is $O(\log^3 n)$. This is the first \emph{sub-polynomial} bound for any family of directed graphs of super-constant treewidth. We remark that for general directed graphs, it has been shown by Chuzhoy and Khanna that the gap is $\widetilde{\Omega}(n^{1/7})$, even for directed acyclic graphs. As a direct consequence of our result, we also obtain the first polynomial-time polylogarithmic-approximation algorithms for the Directed Non-Bipartite Sparsest-Cut, and the Directed Multicut problems for directed planar graphs, which extends the long-standing result for undirectd planar graphs by Rao (with a slightly weaker bound). At the heart of our result we investigate low-distortion quasimetric embeddings into \emph{directed} $\ell_1$. More precisely, we construct $O(\log^2 n)$-Lipschitz quasipartitions for the shortest-path quasimetric spaces of planar digraphs, which generalize the notion of Lipschitz partitions from the theory of metric embeddings. This construction combines ideas from the theory of bi-Lipschitz embeddings, with tools form data structures on directed planar graphs.


翻译:多通性流裁差距是一个基本参数,它影响着数个差异的性能{征服算法} 征服算法,并且已经对各类非方向图形进行了广泛研究。 Linial、伦敦和拉宾诺维奇以及Aumann和Rabani都显示,对于普通的美元和Gupta-Newman-Rabinovich-Sinclajecture 来说,它被美元(美元)和Gupta-Newman-Newman-Rabinovich-Sinclaual 参数捆绑在一起。Chuzhoy和Khanna认为,任何图表组合中排除了某些固定的微小。我们显示,在IMlial-diral2 平面图上的多通性流流差异是Oral- directrial2 directrial plan2 n. 这是第一个连接到超正统的直向图形图的组合。 我们的普通直流的直流-直径Lial- deal-macial macial-al macial macial magides, 也用来调查我们的直流的直流-macial-al-al-maxal-mail-max-max-maisal-max-maisal-max-maisal-maisal-maisal-max。

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