In this work, we give a unifying view of locality in four settings: distributed algorithms, sequential greedy algorithms, dynamic algorithms, and online algorithms. We introduce a new model of computing, called the online-LOCAL model: the adversary reveals the nodes of the input graph one by one, in the same way as in classical online algorithms, but for each new node we get to see its radius-T neighborhood before choosing the output. We compare the online-LOCAL model with three other models: the LOCAL model of distributed computing, where each node produces its output based on its radius-T neighborhood, its sequential counterpart SLOCAL, and the dynamic-LOCAL model, where changes in the dynamic input graph only influence the radius-T neighborhood of the point of change. The SLOCAL and dynamic-LOCAL models are sandwiched between the LOCAL and online-LOCAL models, with LOCAL being the weakest and online-LOCAL the strongest model. In general, all models are distinct, but we study in particular locally checkable labeling problems (LCLs), which is a family of graph problems studied in the context of distributed graph algorithms. We prove that for LCL problems in paths, cycles, and rooted trees, all models are roughly equivalent: the locality of any LCL problem falls in the same broad class - $O(\log^* n)$, $\Theta(\log n)$, or $n^{\Theta(1)}$ - in all four models. In particular, this result enables one to generalize prior lower-bound results from the LOCAL model to all four models, and it also allows one to simulate e.g. dynamic-LOCAL algorithms efficiently in the LOCAL model. We also show that this equivalence does not hold in general bipartite graphs. We provide an online-LOCAL algorithm with locality $O(\log n)$ for the $3$-coloring problem in bipartite graphs - this is a problem with locality $\Omega(n^{1/2})$ in the LOCAL model and $\Omega(n^{1/10})$ in the SLOCAL model.


翻译:在这项工作中,我们用四个设置来统一地点:分布式算法、顺序贪婪算法、动态算法和在线算法。我们引入了一个新的计算模型,称为在线LOCAL模型:对手以与经典在线算法相同的方式逐个显示输入图的节点,但对于每一个新节,我们在选择输出之前就能看到它的半径-T邻区。我们比较了在线LOCAL模型和其他三个模型:分布式LOCAL模型,其中每个节都根据它的半径-T区、它的相继对应 SLOCOL 模型和动态-LOCAL 模型的新的计算模式。 SLOCAL 和动态-LOCAL 模型在选择输出输出输出输出输出输出输出输出输出输出输出输出输出输出前端时, LOCAL 模型中的最小值- 数- 数- 数- 数中,所有模型都以最小值- 数- 美元计算, 并且所有模型都以最小- 美元( LLLLLLL) 运算成本地的标签问题。

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