We introduce stronger notions for approximate single-source shortest-path distances, show how to efficiently compute them from weaker standard notions, and demonstrate the algorithmic power of these new notions and transformations. One application is the first work-efficient parallel algorithm for computing exact single-source shortest paths graphs -- resolving a major open problem in parallel computing. Given a source vertex in a directed graph with polynomially-bounded nonnegative integer lengths, the algorithm computes an exact shortest path tree in $m \log^{O(1)} n$ work and $n^{1/2+o(1)}$ depth. Previously, no parallel algorithm improving the trivial linear depths of Dijkstra's algorithm without significantly increasing the work was known, even for the case of undirected and unweighted graphs (i.e., for computing a BFS-tree). Our main result is a black-box transformation that uses $\log^{O(1)} n$ standard approximate distance computations to produce approximate distances which also satisfy the subtractive triangle inequality (up to a $(1+\varepsilon)$ factor) and even induce an exact shortest path tree in a graph with only slightly perturbed edge lengths. These strengthened approximations are algorithmically significantly more powerful and overcome well-known and often encountered barriers for using approximate distances. In directed graphs they can even be boosted to exact distances. This results in a black-box transformation of any (parallel or distributed) algorithm for approximate shortest paths in directed graphs into an algorithm computing exact distances at essentially no cost. Applying this to the recent breakthroughs of Fineman et al. for compute approximate SSSP-distances via approximate hopsets gives new parallel and distributed algorithm for exact shortest paths.


翻译:我们引入了近似单一源的最短路径的更强概念, 显示如何从较弱的标准概念中高效地计算它们, 并展示这些新概念和变异的算法能力。 一个应用程序是第一个计算精确的单一源的最短路径图的工作效率平行算法, 解决平行计算中一个重大的开放问题。 在使用多角度非负面整数的定向图形中, 算法计算出一个源头顶点, 使用 $\log ⁇ O(1)} n$的工作和 $n ⁇ 1/2+o(1)} 深度, 并显示这些新概念和变异的算法的算法能力。 以前, 没有平行算法可以改善Dijkstra的微小线性路径深度, 而不显著增加工作, 即使是非定向和未加权的图形, 我们的主要结果是黑箱转换, 使用 $log=%O(1)}n 标准距离计算得出最短的直径直径直径直径直径直径直的路径, 也只能用 $1\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

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