We study the problem of finding a minimum homology basis, that is, a shortest set of cycles that generates the $1$-dimensional homology classes with $\mathbb{Z}_2$ coefficients in a given simplicial complex $K$. This problem has been extensively studied in the last few years. For general complexes, the current best deterministic algorithm, by Dey et al., runs in $O(N^\omega + N^2 g)$ time, where $N$ denotes the number of simplices in $K$, $g$ denotes the rank of the $1$-homology group of $K$, and $\omega$ denotes the exponent of matrix multiplication. In this paper, we present two conceptually simple randomized algorithms that compute a minimum homology basis of a general simplicial complex $K$. The first algorithm runs in $\tilde{O}(m^\omega)$ time, where $m$ denotes the number of edges in $K$, whereas the second algorithm runs in $O(m^\omega + N m^{\omega-1})$ time. We also study the problem of finding a minimum cycle basis in an undirected graph $G$ with $n$ vertices and $m$ edges. The best known algorithm for this problem runs in $O(m^\omega)$ time. Our algorithm, which has a simpler high-level description, but is slightly more expensive, runs in $\tilde{O}(m^\omega)$ time.


翻译:我们研究的是如何找到一个最低同理学基础的问题,即,一套最短的周期,产生1美元的一维同理学类,在某种简单的复杂体中,美元=1美元=2美元系数。这个问题在过去几年中已经进行了广泛的研究。对于一般复杂体,目前由Dey等人等人研究的最好的确定性算法以$(N ⁇ omega+N ⁇ 2g)计算,第一个算法以美元计,美元=略微(K美元),美元=1维同理学类,美元=2美元=2美元系数。对于一般复杂体,我们提出了两种概念上简单的随机算法,计算出一般的确定性复杂体的最小同理学基础$。第一个算法以美元=2美元=(M ⁇ g)计算,美元=1美元=1美元=1美元;而第二个算法以美元=1美元=1美元计算。

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