We prove a general structural theorem for a wide family of local algorithms, which includes property testers, local decoders, and PCPs of proximity. Namely, we show that the structure of every algorithm that makes $q$ adaptive queries and satisfies a natural robustness condition admits a sample-based algorithm with $n^{1- 1/O(q^2 \log^2 q)}$ sample complexity, following the definition of Goldreich and Ron (TOCT 2016). We prove that this transformation is nearly optimal. Our theorem also admits a scheme for constructing privacy-preserving local algorithms. Using the unified view that our structural theorem provides, we obtain results regarding various types of local algorithms, including the following. - We strengthen the state-of-the-art lower bound for relaxed locally decodable codes, obtaining an exponential improvement on the dependency in query complexity; this resolves an open problem raised by Gur and Lachish (SICOMP 2021). - We show that any (constant-query) testable property admits a sample-based tester with sublinear sample complexity; this resolves a problem left open in a work of Fischer, Lachish, and Vasudev (FOCS 2015) by extending their main result to adaptive testers. - We prove that the known separation between proofs of proximity and testers is essentially maximal; this resolves a problem left open by Gur and Rothblum (ECCC 2013, Computational Complexity 2018) regarding sublinear-time delegation of computation. Our techniques strongly rely on relaxed sunflower lemmas and the Hajnal-Szemer\'edi theorem.


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该杂志包含了计算机科学和非数值计算的数学和形式方面的研究文章。主题包括分析和设计算法、数据结构、计算复杂性、计算代数、组合数学和图论计算几何、计算几何、计算机器人学、编程语言的数学方面、人工智能、计算学习、数据库、信息检索、密码学、网络、分布式计算、并行算法和计算机体系结构。官网链接:https://epubs.siam.org/journal/smjcat
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