In this paper, we present efficient distributed algorithms for classical symmetry breaking problems, maximal independent sets (MIS) and ruling sets, in power graphs. We work in the standard CONGEST model of distributed message passing, where the communication network is abstracted as a graph $G$. Typically, the problem instance in CONGEST is identical to the communication network $G$, that is, we perform the symmetry breaking in $G$. In this work, we consider a setting where the problem instance corresponds to a power graph $G^k$, where each node of the communication network $G$ is connected to all of its $k$-hop neighbors. Our main contribution is a deterministic polylogarithmic time algorithm for computing $k$-ruling sets of $G^k$, which (for $k>1$) improves exponentially on the current state-of-the-art runtimes. The main technical ingredient for this result is a deterministic sparsification procedure which may be of independent interest. On top of being a natural family of problems, ruling sets (in power graphs) are well-motivated through their applications in the powerful shattering framework [BEPS JACM'16, Ghaffari SODA'19] (and others). We present randomized algorithms for computing maximal independent sets and ruling sets of $G^k$ in essentially the same time as they can be computed in $G$. We also revisit the shattering algorithm for MIS [BEPS JACM'16] and present different approaches for the post-shattering phase. Our solutions are algorithmically and analytically simpler (also in the LOCAL model) than existing solutions and obtain the same runtime as [Ghaffari SODA'16].


翻译:在本文中,我们展示了典型对称断裂问题的高效分布算法、最高独立套件(MIS)和裁决套件,在电图中。我们使用标准的 CONEEST 分布式传递信息模式,通信网络被抽取为GG$美元。一般地,CONEST的问题实例与通信网络相同,也就是说,我们用G$来进行对称断。在这项工作中,我们考虑一个设置,问题实例与电图 $GQ$相对应,通信网络的每个节点都与其所有$-hop邻居连接。我们的主要贡献是计算美元GNGQ$的确定性多logaty时间算法。对于当前状态-正态运行的运行时间,($+1美元)我们进行对正统的确定性垃圾解析程序,而对于目前运行的SBAR_Ralal-Ralalal AS(我们目前运行的SBAR_RBAR_Ralal-Ral-Ral-ral-ral-ral-ral-ral-ral-ral-ral-ral-ral-ral-sal-ral-ral-ral-ral-ral-ral-ral-ral-s),我们目前运行的Sal-sal-sal-sal-sal-sal-ral-sal-ral-ral-sal-s-s-s-ral-ral-ral-ral-ral-ral-ral-ral-sal-ral-ral-ral-s-sal-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-sal-sal-sal-sal-sal-sal-sal-sal-sal-sal-lal-lal-lal-lal-sal-l-l-l-l-l-l-l-l-l-l-l-sal-l-l-l-l-l-sal-sal-sal-sal-l-sal-l-l-l-l-

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