Clustering is an important task with applications in many fields of computer science. We study the fully dynamic setting in which we want to maintain good clusters efficiently when input points (from a metric space) can be inserted and deleted. Many clustering problems are $\mathsf{APX}$-hard but admit polynomial time $O(1)$-approximation algorithms. Thus, it is a natural question whether we can maintain $O(1)$-approximate solutions for them in subpolynomial update time, against adaptive and oblivious adversaries. Only a few results are known that give partial answers to this question. There are dynamic algorithms for $k$-center, $k$-means, and $k$-median that maintain constant factor approximations in expected $\tilde{O}(k^{2})$ update time against an oblivious adversary. However, for these problems there are no algorithms known with an update time that is subpolynomial in $k$, and against an adaptive adversary there are even no (non-trivial) dynamic algorithms known at all. In this paper, we complete the picture of the question above for all these clustering problems. 1. We show that there is no fully dynamic $O(1)$-approximation algorithm for any of the classic clustering problems above with an update time in $n^{o(1)}h(k)$ against an adaptive adversary, for an arbitrary function $h$. 2. We give a lower bound of $\Omega(k)$ on the update time for each of the above problems, even against an oblivious adversary. 3. We give the first $O(1)$-approximate fully dynamic algorithms for $k$-sum-of-radii and for $k$-sum-of-diameters with expected update time of $\tilde{O}(k^{O(1)})$ against an oblivious adversary. 4. Finally, for $k$-center we present a fully dynamic $(6+\epsilon)$-approximation algorithm with an expected update time of $\tilde{O}(k)$ against an oblivious adversary.


翻译:集群是一个重要的任务, 包括许多计算机科学领域的应用。 我们研究完全动态环境, 也就是当输入点( 来自度空间) 可以插入和删除时, 我们想要保持良好的组群 。 许多组群问题是 $\ mathsf{APX} 硬的, 但却接受多式时间 $( 1) 美元( 美元) 的加速算法 。 因此, 自然的问题是, 我们是否能够在亚极更新时保持 $( 美元) 的近似解决方案, 对抗适应性和模糊的对手 。 只有少数结果能给这一问题提供部分答案。 有 美元( 美元) 美元( 美元) 的自动计算法, 美元( 美元) 美元( 美元) 的动态算法, 美元( 美元) 美元( 美元) 的快速更新 。 本文中, 我们无法完整地显示一个动态的图像 。

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