We develop the theoretical foundations of a generalized Gromov-Hausdorff distance between functions on networks that has recently been applied to various subfields of topological data analysis and optimal transport. These functional representations of networks, or networks for short, specialize in the finite setting to (possibly asymmetric) adjacency matrices and derived representations such as distance or kernel matrices. Existing literature utilizing these constructions cannot, however, benefit from continuous formulations because the continuum limits of finite networks under this distance are not well-understood. For example, while there are currently numerous persistent homology methods on finite networks, it is unclear if these methods produce well-defined persistence diagrams in the infinite setting. We resolve this situation by introducing the collection of compact networks that arises by taking continuum limits of finite networks and developing sampling results showing that this collection admits well-defined persistence diagrams. Compared to metric spaces, the isomorphism class of the generalized Gromov-Hausdorff distance over networks is rather complex, and contains representatives having different cardinalities and different topologies. We provide an exact characterization of a suitable notion of isomorphism for compact networks as well as alternative, stronger characterizations under additional topological regularity assumptions. Toward data applications, we describe a unified framework for developing quantitatively stable network invariants, provide basic examples, and cast existing results on the stability of persistent homology methods in this extended framework. To illustrate our theoretical results, we introduce a model of directed circles with finite reversibility and characterize their Dowker persistence diagrams.


翻译:我们从理论上发展出一个基础,使网络上的各种功能之间具有普遍的格罗莫夫-豪斯多夫之间的距离,这种距离最近被应用于各种地形数据分析和最佳运输的子领域。这些网络或网络的功能代表,或短网的功能代表,专门用于有限环境的(可能不对称的)相邻矩阵和衍生的表达,如距离或内核矩阵等。但是,利用这些构造的现有文献不能受益于连续的表述,因为这一距离下的有限网络的连续性限制没有很好地理解。例如,尽管在有限网络上目前有许多持续的同系方法,但这些方法是否在无限环境中产生定义明确的持久性图表,还是不清楚的。我们通过采用连续的有限网络和开发抽样结果来收集紧凑的网络,表明这种收集采用了明确界定的持久性矩阵,与基准空间相比,通用的格罗莫夫-豪斯多夫模型距离的无定型分类类别相当复杂,并且包含有不同长期性基点和不同顶点的代表。我们用一个准确的精确性图表来描述一个合适的概念概念,在无限的设置的设置中,我们用一种更牢固的、更精确的网络模型来描述其基本的模型来描述。我们用一个更牢固的模型来描述其基本的模型的模型,作为稳定的模型的模型的模型的模型的模型的模型,提供了一个更精确的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型的模型,作为比较的推。

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