We study the fine-grained complexity of graph connectivity problems in unweighted undirected graphs. Recent development shows that all variants of edge connectivity problems, including single-source-single-sink, global, Steiner, single-source, and all-pairs connectivity, are solvable in $m^{1+o(1)}$ time, collapsing the complexity of these problems into the almost-linear-time regime. While, historically, vertex connectivity has been much harder, the recent results showed that both single-source-single-sink and global vertex connectivity can be solved in $m^{1+o(1)}$ time, raising the hope of putting all variants of vertex connectivity problems into the almost-linear-time regime too. We show that this hope is impossible, assuming conjectures on finding 4-cliques. Moreover, we essentially settle the complexity landscape by giving tight bounds for combinatorial algorithms in dense graphs. There are three separate regimes: (1) all-pairs and Steiner vertex connectivity have complexity $\hat{\Theta}(n^{4})$, (2) single-source vertex connectivity has complexity $\hat{\Theta}(n^{3})$, and (3) single-source-single-sink and global vertex connectivity have complexity $\hat{\Theta}(n^{2})$. For graphs with general density, we obtain tight bounds of $\hat{\Theta}(m^{2})$, $\hat{\Theta}(m^{1.5})$, $\hat{\Theta}(m)$, respectively, assuming Gomory-Hu trees for element connectivity can be computed in almost-linear time.


翻译:在未加权的非方向图形中,我们研究了图形连接问题的细微复杂性。最近的发展显示,边缘连接问题的所有变种,包括单一源的单线连接、全球、施泰纳、单一源的连接和所有面的连接,都可以在$m ⁇ 1+o(1)美元的时间里被溶解,将这些问题的复杂性推入近线时间制度。虽然历史上的顶端连接难度很大,但最近的结果显示,单一源的单线连接和全球顶端连接都可以在$m=2+o(1)美元的时间里得到解决,提高将所有顶端连接问题的变种都放到几乎线性连接系统中的希望。我们表明,假设在寻找4级时的猜测是不可能实现的。此外,我们基本上通过在密度图形中为组合算法提供紧线,对于以下三个不同的制度:(1)全线和Stenta的直线连接 $2+ol_tal_tal%}Oright_tal__talcomlifility $(n_______}全球)。

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