Given a graph with non-negative edge weights, there are various ways to interpret the edge weights and induce a metric on the vertices of the graph. A few examples are shortest-path, when interpreting the weights as lengths; resistance distance, when thinking of the graph as an electrical network and the weights are resistances; and the inverse of minimum $st$-cut, when thinking of the weights as capacities. It is known that the 3 above-mentioned metrics can all be derived from flows, when formalizing them as convex optimization problems. This key observation led us to studying a family of metrics that are derived from flows, which we call flow metrics, that gives a natural interpolation between the above metrics using a parameter $p$. We make the first steps in studying the flow metrics, and mainly focus on two aspects: (a) understanding basic properties of the flow metrics, either as an optimization problem (e.g. finding relations between the flow problem and the dual potential problem) and as a metric function (e.g. understanding their structure and geometry); and (b) considering methods for reducing the size of graphs, either by removing vertices or edges while approximating the flow metrics, and thus attaining a smaller instance that can be used to accelerate running time of algorithms and reduce their storage requirements. Our main result is a lower bound for the number of edges required for a resistance sparsifier in the worst case. Furthermore, we present a method for reducing the number of edges in a graph while approximating the flow metrics, by utilizing a method of [Cohen and Peng, 2015] for reducing the size of matrices. In addition, we show that the flow metrics satisfy a stronger version of the triangle inequality, which gives some information about their structure and geometry.


翻译:以非负边缘重量的图形为背景, 上述3项指标可以通过各种途径来解释边权重,并在图表的顶部上引入度量。 几个例子在将边权重作为长度来解释时是最短的路径; 阻力距离,当将图形视为电网和重量是阻力时是最低的; 以美元计值为最低的偏差。 已知上述3项指标都可以从流动中产生, 当将它们正规化为convex优化问题时。 这一关键观测导致我们研究从流动中衍生出来的一组指标, 我们称之为流动指标, 从而用参数来解释重量; 阻力距离, 当将图形视为电流时, 我们首先要研究流量度度值, 并主要关注两个方面:(a) 理解流度的基本特性, 要么是优化问题( 例如, 找到流动问题和双重潜力问题之间的关系), 以及作为衡量函数( 例如, 减少其边际结构, 我们称之为流流流的底部值, 从而降低其底线流的底线值, 而我们用直径的底线法 将显示我们的直径直径直径, 。

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