Given an array of distinct integers $A[1\ldots n]$, the Range Minimum Query (RMQ) problem requires us to construct a data structure from $A$, supporting the RMQ query: given an interval $[a,b]\subseteq[1,n]$, return the index of the minimum element in subarray $A[a\ldots b]$, i.e. return $\text{argmin}_{i\in[a,b]}A[i]$. The fundamental problem has a long history. The textbook solution which uses $O(n)$ words of space and $O(1)$ time by Gabow, Bentley, Tarjan (STOC 1984) and Harel, Tarjan (SICOMP 1984) dates back to 1980s. The state-of-the-art solution is presented by Fischer, Heun (SICOMP 2011) and Navarro, Sadakane (TALG 2014). The solution uses $2n+n/\left(\frac{\log n}{t}\right)^t+\tilde{O}(n^{3/4})$ bits of space and $O(t)$ query time, assuming the word-size is $\Theta(\log n)$ bits. On the other hand, the only known lower bound is proven by Liu and Yu (STOC 2020). They show that any data structure which solves RMQ in $t$ query time must use $2n+n/(\log n)^{O(t^2\log^2t)}$ bits of space, assuming the word-size is $\Theta(\log n)$ bits. In this paper, we prove nearly tight lower bound for this problem. We show that, for any data structure which solves RMQ in $t$ query time, $2n+n/(\log n)^{O(t\log^2t)}$ bits of space is necessary in the cell-probe model with word-size $\Theta(\log n)$. We emphasize that, for any $r$, we present a lower bound of $t=\Omega(t_{opt}/\log^3 t_{opt})$, where $t_{opt}$ is the optimal time cost when the data structure is allowed to consume $2n+r$ bits of space. Hence our lower bound is nearly tight.


翻译:根据不同整数的阵列 $A[1\oldots n], 最低查询( RMQ) 问题要求我们从 $A 中构建一个数据结构, 支持 RMQ 查询: 给一个间隔 $a, b\ subseqeq[ 1, n] 美元, 返回一个最小元素的索引 $A[ a\ldots b] 美元, 即 返回 $\ text{argmin\ i, [a, b] 。 基本问题有很长的历史。 教科书用 $( n) 美元空间和 $美元 美元, 支持 RMQ 查询: 间隔 $( bentley, Tarjan, 1984) 和 Harel, Tarjan (SIP, 1984) 返回最小元素的索引是 Fischer, Heun( SICOMP, 2011) 和 Navarro, Sadakane (TLG, 2014) 。 解决方案使用 2n+lexn( legn) list (n) 美元 美元 美元 美元, 美元, 美元 美元 美元, 美元 美元, 美元, 美元 美元 美元, 美元 美元, 美元 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元, 美元,

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】开放数据结构,Open Data Structures,337页pdf
专知会员服务
16+阅读 · 2021年9月17日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
【IJCAI2020】TransOMCS: 从语言图谱到常识图谱
专知会员服务
34+阅读 · 2020年5月4日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
58+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2019年6月28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
【LeetCode 136】 关关的刷题日记32 Single Number
Arxiv
3+阅读 · 2018年10月18日
Arxiv
3+阅读 · 2017年12月14日
VIP会员
Top
微信扫码咨询专知VIP会员