The theory of rapid mixing random walks plays a fundamental role in the study of modern randomised algorithms. Usually, the mixing time is measured with respect to the worst initial position. It is well known that the presence of bottlenecks in a graph hampers mixing and, in particular, starting inside a small bottleneck significantly slows down the diffusion of the walk in the first steps of the process. To circumvent this problem, the average mixing time is defined to be the mixing time starting at a uniformly random vertex. In this paper we provide a general framework to show logarithmic average mixing time for random walks on graphs with small bottlenecks. The framework is especially effective on certain families of random graphs with heterogeneous properties. We demonstrate its applicability on two random models for which the mixing time was known to be of order $\log^2n$, speeding up the mixing to order $\log n$. First, in the context of smoothed analysis on connected graphs, we show logarithmic average mixing time for randomly perturbed graphs of bounded degeneracy. A particular instance is the Newman-Watts small-world model. Second, we show logarithmic average mixing time for supercritically percolated expander graphs. When the host graph is complete, this application gives an alternative proof that the average mixing time of the giant component in the supercritical Erd\H{o}s-R\'enyi graph is logarithmic.


翻译:快速混合随机行走的理论在现代随机算法的研究中起着根本作用。 通常, 混合时间是根据最差的初始位置测量的。 众所周知, 图表中存在瓶颈阻碍混合, 特别是从小瓶颈内开始, 大大减慢了在进程第一步中行走的传播。 绕过这个问题, 平均混合时间被定义为从一个统一随机的顶点开始的混合时间。 在本文中, 我们提供了一个总框架, 以显示在有小瓶颈的图形中随机行走的对数平均混合时间 。 这个框架对于具有混杂特性的随机图表的某些组合特别有效 。 我们展示了它在两个随机模型上的适用性, 混合时间为 $\ =2n, 加速行行进到 $\ log $ 。 首先, 在对连接的图形进行平稳分析时, 我们显示随机的闭合图解图解调平均混合时间。 具体的例子就是, Newman- Rtts smoltial- colvical colal exal exal exal extimeal magidude the supal- coltiumal

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