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[算法理论] 切割涡虫:字符串图的平面模拟器

发布于:2026-06-25 22:00 最后更新:2026-06-26 00:34
#algorithm #optimization #Graph

在本文中,我们为平面中任意路径连通区域的交集图(称为字符串图)构建距离草图,适用于常数和 $1+\varepsilon$ 失真范围。此外,距离草图本身也是平面图。

首先,我们证明每个无权字符串图 $G$ 都具有 $O(1)$ 失真的平面模拟器:即存在一个边加权平面图 $H$,包含 $G$ 中的每个顶点,使得每对顶点 $(u,v)$ 满足 $\delta_G(u,v) \leq \delta_H(u,v) \leq O(1) \times \delta_G(u,v)$。

进一步地,我们展示,对于任何常数 $\varepsilon > 0$,存在一个边加权平面图 $H'$,使得每对顶点 $(u,v)$ 满足 $\delta_G(u,v) \leq \delta_{H'}(u,v) \leq (1+\varepsilon) \times \delta_G(u,v) + O(\varepsilon^{-4} \operatorname{poly} \log n)$。

在此之前,即使是简单形状(如轴平行矩形或胖凸多边形)的交集图,也没有已知的稀疏距离草图构造。

作为应用,我们构造了第一个 $(1+\varepsilon, +O(1))$ 混合失真树覆盖和距离预言机,适用于任意字符串图,以及第一个加法 $+(\varepsilon \Delta + O(1))$ 失真嵌入,将字符串图 $G$(直径为 $\Delta$)嵌入到常数树宽 $O(\varepsilon^{-4})$ 的图中。

博主点评: 本文为字符串图的研究提供了重要进展,构造了有效的平面模拟器,突破了以往在稀疏距离草图构造方面的限制。该工作不仅在理论上具有意义,也为实际应用提供了新的思路,尤其是在图的嵌入与覆盖问题上。

原文链接: https://arxiv.org/abs/2510.21700

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