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[算法理论] 突破性改进:n对最短路径的近似算法

发布于:2026-07-03 22:00 最后更新:2026-07-04 11:14
#algorithm #C++ #Graph

在图 $G = (V, E)$ 中,节点数为 $n = |V|$,边数为 $m = |E|$。$t$-对最短路径问题由 Cohen 提出,旨在近似计算 $t$ 对预先指定的顶点之间的距离。最近,特别是在 $t = \Theta(n)$ 的情况下,$n$-对最短路径问题受到新的关注。Dalirrooyfard, Jin, Vassilevska Williams 和 Wein 以及 Chechik, Hoch 和 Lifshitz 提出了新算法和条件下界。

本文首次为加权无向图中的 $n$-对最短路径问题提出了一种 $(2 - \alpha)k$-近似算法,其中常数 $\alpha > 0$,运行时间为 $\tilde{O}(mn^{1/k} + n^{1 + 2/k})$。具体来说,我们提出了一个 $1.622k$-近似算法,改进了 Chechik, Hoch 和 Lifshitz 提出的 $(2k - 3)$-近似算法,适用于非超稀疏图,从而回应了他们提出的开放问题。此外,我们还开发了更好的近似算法,针对无权图和稠密加权图,超越了 Dalirrooyfard 等人以及 Chechik, Hoch 和 Lifshitz 的结果。

我们主要的技术贡献是新的重边技术。通过该技术,我们将一个近似保证依赖于 $W_{uv}$(即 $u$ 和 $v$ 之间最短路径上最重边的权重)的算法转变为一个完全乘法近似的算法,该算法不依赖于 $W_{uv}$。

博主点评: 这篇论文在加权无向图的 $n$-对最短路径问题上取得了显著的进展,尤其是通过重边技术的引入,提升了算法的性能。这种新思路为图算法的研究提供了新的视角,值得进一步探索其在其他图算法中的潜在应用。

原文链接: https://arxiv.org/abs/2607.02443

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