Polynomial Pass Semi-Streaming Lower Bounds for K-Cores and Degeneracy
Notice bibliographique
Résumé
The following question arises naturally in the study of graph streaming algorithms: Is there any graph problem which is "not too hard", in that it can be solved efficiently with total communication (nearly) linear in the number n of vertices, and for which, nonetheless, any streaming algorithm with Õ(n) space (i.e., a semi-streaming algorithm) needs a polynomial n^Ω(1) number of passes? Assadi, Chen, and Khanna [STOC 2019] were the first to prove that this is indeed the case. However, the lower bounds that they obtained are for rather non-standard graph problems. Our first main contribution is to present the first polynomial-pass lower bounds for natural "not too hard" graph problems studied previously in the streaming model: k-cores and degeneracy. We devise a novel communication protocol for both problems with near-linear communication, thus showing that k-cores and degeneracy are natural examples of "not too hard" problems. Indeed, previous work have developed single-pass semi-streaming algorithms for approximating these problems. In contrast, we prove that any semi-streaming algorithm for exactly solving these problems requires (almost) Ω(n^{1/3}) passes. The lower bound follows by a reduction from a generalization of the hidden pointer chasing (HPC) problem of Assadi, Chen, and Khanna, which is also the basis of their earlier semi-streaming lower bounds. Our second main contribution is improved round-communication lower bounds for the underlying communication problems at the basis of these reductions: - We improve the previous lower bound of Assadi, Chen, and Khanna for HPC to achieve optimal bounds for this problem. - We further observe that all current reductions from HPC can also work with a generalized version of this problem that we call MultiHPC, and prove an even stronger and optimal lower bound for this generalization. These two results collectively allow us to improve the resulting pass lower bounds for semi-streaming algorithms by a polynomial factor, namely, from n^{1/5} to n^{1/3} passes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,005 | 0,042 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,004 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,004 | 0,005 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,004 |
| Études des sciences et des technologies | 0,003 | 0,006 |
| Communication savante | 0,006 | 0,029 |
| Science ouverte | 0,009 | 0,010 |
| Intégrité de la recherche | 0,004 | 0,018 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,022 | 0,007 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».