The score set of a tournament is defined as the set of its distinct out-degrees. In 1978, Reid proposed the conjecture that for any set of nonnegative integers $D$, there exists a tournament $T$ with a degree set $D$. In 1989, Yao presented an arithmetical proof of the conjecture, but a general polynomial-time construction algorithm is not known. This paper proposes a necessary and sufficient condition and a separate necessary condition, based on the existing Landau's theorem for the problem of reconstructing score sequences from score sets of tournament graphs. The necessary condition introduces a structured set that enables the use of group-theoretic techniques, offering not only a framework for solving the reconstruction problem but also a new perspective for approaching similar problems. In particular, the same theoretical approach can be extended to reconstruct valid score sets given constraints on the frequency of distinct scores in tournaments. Based on these conditions, we have developed three algorithms that demonstrate the practical utility of our framework: a polynomial-time algorithm and a scalable algorithm for reconstructing score sequences, and a polynomial-time network-building method that finds all possible score sequences for a given score set. Moreover, the polynomial-time algorithm for reconstructing the score sequence of a tournament for a given score set can be used to verify Reid's conjecture. These algorithms have practical applications in sports analysis, ranking prediction, and machine learning tasks such as learning-to-rank models and data imputation, where the reconstruction of partial rankings or sequences is essential for recommendation systems and anomaly detection.


翻译:锦标赛的得分集定义为其不同出度的集合。1978年,Reid提出猜想:对于任意非负整数集$D$,存在一个锦标赛$T$,其度集为$D$。1989年,Yao给出了该猜想的算术证明,但通用的多项式时间构造算法尚未知。本文基于锦标赛图得分集重构得分序列问题的现有Landau定理,提出了一个充分必要条件和一个独立的必要条件。该必要条件引入了一个结构化集合,使得群论技术的应用成为可能,不仅为解决重构问题提供了框架,也为处理类似问题提供了新的视角。特别地,相同的理论方法可扩展至在锦标赛中给定不同得分频率约束下重构有效得分集。基于这些条件,我们开发了三种算法,展示了我们框架的实际效用:一种多项式时间算法和一种可扩展算法用于重构得分序列,以及一种多项式时间网络构建方法,用于找出给定得分集所有可能的得分序列。此外,用于给定得分集重构锦标赛得分序列的多项式时间算法可用于验证Reid猜想。这些算法在体育分析、排名预测以及机器学习任务(如学习排序模型和数据插补)中具有实际应用价值,其中部分排名或序列的重构对于推荐系统和异常检测至关重要。

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