FPT-Algorithms for computing Gromov-Hausdorff and interleaving distances between trees
Notice bibliographique
Résumé
The Gromov-Hausdorff distance is a natural way to measure the distortion between two metric spaces. However, there has been only limited algorithmic development to compute or approximate this distance. We focus on computing the Gromov-Hausdorff distance between two metric trees. Roughly speaking, a metric tree is a metric space that can be realized by the shortest path metric on a tree. Any finite tree with positive edge weight can be viewed as a metric tree where the weight is treated as edge length and the metric is the induced shortest path metric in the tree. Previously, Agarwal et al. showed that even for trees with unit edge length, it is NP-hard to approximate the Gromov-Hausdorff distance between them within a factor of $3$. In this paper, we present a fixed-parameter tractable (FPT) algorithm that can approximatethe Gromov-Hausdorff distance between two general metric trees within a multiplicative factor of $14$. Interestingly, the development of our algorithm is made possible by a connection betweenthe Gromov-Hausdorff distance for metric trees and the interleaving distance for the so-called merge trees. The merge trees arise in practice naturally as a simple yet meaningful topological summary (it is a variant of the Reeb graphs and contour trees), and are of independent interest. It turns out that an exact or approximation algorithm for the interleaving distance leads to an approximation algorithm for the Gromov-Hausdorff distance. One of the key contributions of our work is that we redefine the interleaving distance in a way that makes it easier to develop dynamic programming approaches to compute it. We then present a fixed-parameter tractable algorithm to compute the interleaving distance between two merge trees exactly, which ultimately leads to an FPT-algorithm to approximate the Gromov-Hausdorff distance between two metric trees. This exact FPT-algorithm to compute the interleaving distance between merge trees is of interest itself, as it is known that it is NP-hard to approximate it within a factor of $3$, and previously the best known algorithm has an approximation factor of $O(\sqrt{n})$ even for trees with unit edge length.
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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 | 0,003 | 0,020 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,004 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,003 | 0,003 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,005 |
| Études des sciences et des technologies | 0,002 | 0,002 |
| Communication savante | 0,005 | 0,011 |
| Science ouverte | 0,006 | 0,004 |
| Intégrité de la recherche | 0,004 | 0,006 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,012 | 0,006 |
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 ».