A seminal work of [Ahn-Guha-McGregor, PODS'12] showed that one can compute a cut sparsifier of an unweighted undirected graph by taking a near-linear number of linear measurements on the graph. Subsequent works also studied computing other graph sparsifiers using linear sketching, and obtained near-linear upper bounds for spectral sparsifiers [Kapralov-Lee-Musco-Musco-Sidford, FOCS'14] and first non-trivial upper bounds for spanners [Filtser-Kapralov-Nouri, SODA'21]. All these linear sketching algorithms, however, only work on unweighted graphs. In this paper, we initiate the study of weighted graph sparsification by linear sketching by investigating a natural class of linear sketches that we call incidence sketches, in which each measurement is a linear combination of the weights of edges incident on a single vertex. Our results are: 1. Weighted cut sparsification: We give an algorithm that computes a $(1 + \epsilon)$-cut sparsifier using $\tilde{O}(n \epsilon^{-3})$ linear measurements, which is nearly optimal. 2. Weighted spectral sparsification: We give an algorithm that computes a $(1 + \epsilon)$-spectral sparsifier using $\tilde{O}(n^{6/5} \epsilon^{-4})$ linear measurements. Complementing our algorithm, we then prove a superlinear lower bound of $\Omega(n^{21/20-o(1)})$ measurements for computing some $O(1)$-spectral sparsifier using incidence sketches. 3. Weighted spanner computation: We focus on graphs whose largest/smallest edge weights differ by an $O(1)$ factor, and prove that, for incidence sketches, the upper bounds obtained by~[Filtser-Kapralov-Nouri, SODA'21] are optimal up to an $n^{o(1)}$ factor.


翻译:[Ahn-Guha-McGregor,PODS'12] 的开创性工作表明,人们可以通过在图形上采用近线数线度测量,来计算一个未加权的图形的削减缩放器。随后的工作还利用线性草图计算了其他的图形缩放器,并获得了光谱擦拭器的近线性上界[Kapralov-Lee-Musco-Sidford,FOCS'14]和第一个非三角直径的上限[Filters-Irdeal 平面度的平面度值,SODAR'21的平面度测量仪 。所有这些直线性绘图算法都用直线性绘图器来计算,我们称之为光线性草图的自然级,其中每次测量是直径的重量组合。我们的结果是:1. 直径直线性平面的直径比值:我们用直线性平面的算法,我们用一个直径直径的平面的平面值。

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