We initiate the investigation of the parameterized complexity of Diameter and Connectivity in the streaming paradigm. On the positive end, we show that knowing a vertex cover of size $k$ allows for algorithms in the Adjacency List (AL) streaming model whose number of passes is constant and memory is $O(\log n)$ for any fixed $k$. Underlying these algorithms is a method to execute a breadth-first search in $O(k)$ passes and $O(k \log n)$ bits of memory. On the negative end, we show that many other parameters lead to lower bounds in the AL model, where $\Omega(n/p)$ bits of memory is needed for any $p$-pass algorithm even for constant parameter values. In particular, this holds for graphs with a known modulator (deletion set) of constant size to a graph that has no induced subgraph isomorphic to a fixed graph $H$, for most $H$. For some cases, we can also show one-pass, $\Omega(n \log n)$ bits of memory lower bounds. We also prove a much stronger $\Omega(n^2/p)$ lower bound for Diameter on bipartite graphs. Finally, using the insights we developed into streaming parameterized graph exploration algorithms, we show a new streaming kernelization algorithm for computing a vertex cover of size $k$. This yields a kernel of $2k$ vertices (with $O(k^2)$ edges) produced as a stream in $\text{poly}(k)$ passes and only $O(k \log n)$ bits of memory.
翻译:我们开始在流态范式中调查“对话框”和“连通性”的参数复杂性。 在正向端, 我们显示, 了解一个大小为$k$的顶端覆盖 $k$ 允许在“ 相邻列表( AL) 流式模型” 中进行算法, 其通过次数不变, 内存为$O( log n) 美元, 任何固定的美元美元。 支撑这些算法是一种方法, 在 $( k) 通行证和 $( k\ log n) 的内存中进行宽度第一次搜索。 在负端, 我们可以看到许多其他参数导致AL 模型的底端范围为$( k) 美元, 美元(n/ p) 内存值为$( 美元) 内存值( 美元) 内存值( 美元) 内存值更低的内存值。 内存( 美元内存) 内存( 美元内存) 的内存( 美元内存) 内存( 美元内存( 美元内存) 内存( 美元内存) 内存( 美元内存) 内存( 美元内存) 内存( 内存) 内存) 以内存( 美元内存) 美元内存) 以内存( 内存) 美元内存( 美元内存) 美元内存) 美元内存(美元内存) 内存( 美元内存) 美元内存( 内存) 内存) 内存(美元内存) 内存(美元内存) 内存) 内存(美元内存) 内存) 内存(美元) 内存(美元) 内存(美元) 内存(美元) 内存) 内存) 内存(美元) 内存(美元内存(美元) 内存) 内存(美元) 内存(美元) 内存(美元) 内存) 内存(美元) 内存(美元) 内存) 内存) 内存) 内存(美元) 内存(美元) 内存(美元内存(美元) 内存)