Graphs model real-world circumstances in many applications where they may constantly change to capture the dynamic behavior of the phenomena. Topological persistence which provides a set of birth and death pairs for the topological features is one instrument for analyzing such changing graph data. However, standard persistent homology defined over a growing space cannot always capture such a dynamic process unless shrinking with deletions is also allowed. Hence, zigzag persistence which incorporates both insertions and deletions of simplices is more appropriate in such a setting. Unlike standard persistence which admits nearly linear-time algorithms for graphs, such results for the zigzag version improving the general $O(m^\omega)$ time complexity are not known, where $\omega< 2.37286$ is the matrix multiplication exponent. In this paper, we propose algorithms for zigzag persistence on graphs which run in near-linear time. Specifically, given a filtration with $m$ additions and deletions on a graph with $n$ vertices and edges, the algorithm for $0$-dimension runs in $O(m\log^2 n+m\log m)$ time and the algorithm for 1-dimension runs in $O(m\log^4 n)$ time. The algorithm for $0$-dimension draws upon another algorithm designed originally for pairing critical points of Morse functions on $2$-manifolds. The algorithm for $1$-dimension pairs a negative edge with the earliest positive edge so that a $1$-cycle containing both edges resides in all intermediate graphs. Both algorithms achieve the claimed time complexity via dynamic graph data structures proposed by Holm et al. In the end, using Alexander duality, we extend the algorithm for $0$-dimension to compute the $(p-1)$-dimensional zigzag persistence for $\mathbb{R}^p$-embedded complexes in $O(m\log^2 n+m\log m+n\log n)$ time.


翻译:图形在很多应用程序中模拟真实世界环境, 它们可能会不断改变, 以捕捉现象的动态行为。 地形持久性为表层特征提供了一套生和死配对, 是分析这种变化图形数据的工具之一。 然而, 在一个日益扩大的空间定义的标准持续同质性无法总是捕捉这种动态过程, 除非允许通过删除缩小。 因此, zigzag 的持久性, 既包含插入, 也包含隐性分子的删除。 与标准持久性不同的是, 允许对图表使用近线性计算, 并使用近线性计算。 标准持续性( 近线性美元) 允许使用直线性平面算法, zigzag 用于改进普通的 $O( om_ omga) 和死亡配平面的 zig 。 以正值平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平平面平平平平平平平面平面平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平平面平面, 。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
因果图,Causal Graphs,52页ppt
专知会员服务
241+阅读 · 2020年4月19日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
145+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
14+阅读 · 2020年12月17日
Arxiv
3+阅读 · 2018年2月24日
Arxiv
3+阅读 · 2018年2月7日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员