We present a simple sublinear-time algorithm for sampling an arbitrary subgraph $H$ \emph{exactly uniformly} from a graph $G$ with $m$ edges, to which the algorithm has access by performing the following types of queries: (1) degree queries, (2) neighbor queries, (3) pair queries and (4) edge sampling queries. The query complexity and running time of our algorithm are $\tilde{O}(\min\{m, \frac{m^{\rho(H)}}{\# H}\})$ and $\tilde{O}(\frac{m^{\rho(H)}}{\# H})$, respectively, where $\rho(H)$ is the fractional edge-cover of $H$ and $\# H$ is the number of copies of $H$ in $G$. For any clique on $r$ vertices, i.e., $H=K_r$, our algorithm is almost optimal as any algorithm that samples an $H$ from any distribution that has $\Omega(1)$ total probability mass on the set of all copies of $H$ must perform $\Omega(\min\{m, \frac{m^{\rho(H)}}{\# H\cdot (cr)^r}\})$ queries. Together with the query and time complexities of the $(1\pm \varepsilon)$-approximation algorithm for the number of subgraphs $H$ by Assadi, Kapralov and Khanna [ITCS 2018] and the lower bound by Eden and Rosenbaum [APPROX 2018] for approximately counting cliques, our results suggest that in our query model, approximately counting cliques is "equivalent to" exactly uniformly sampling cliques, in the sense that the query and time complexities of exactly uniform sampling and randomized approximate counting are within a polylogarithmic factor of each other. This stands in interesting contrast to an analogous relation between approximate counting and almost uniformly sampling for self-reducible problems in the polynomial-time regime by Jerrum, Valiant and Vazirani [TCS 1986].


翻译:我们提出一个简单的亚线时间算法,用于从一个带有美元边缘的图形中采样一个任意的子谱 $H$ \ emph{exactly unlid} 从一个具有美元边缘的图形中采样一个 $G$, 算法可以通过进行以下类型的查询:(1) 度询问, (2)邻居询问, (3)对询问 和 (4) 边取样查询。 我们算法的查询复杂性和运行时间是$tilde{O} (frac{h}H}) $和$tilde{O} (frac{márho(H) H}) 美元, 其中, $rho(H) 是美元和美元内部的分数 。

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