Locally Checkable Labeling (LCL) problems are graph problems in which a solution is correct if it satisfies some given constraints in the local neighborhood of each node. Example problems in this class include maximal matching, maximal independent set, and coloring problems. A successful line of research has been studying the complexities of LCL problems on paths/cycles, trees, and general graphs, providing many interesting results for the LOCAL model of distributed computing. In this work, we initiate the study of LCL problems in the low-space Massively Parallel Computation (MPC) model. In particular, on forests, we provide a method that, given the complexity of an LCL problem in the LOCAL model, automatically provides an exponentially faster algorithm for the low-space MPC setting that uses optimal global memory, that is, truly linear. While restricting to forests may seem to weaken the result, we emphasize that all known (conditional) lower bounds for the MPC setting are obtained by lifting lower bounds obtained in the distributed setting in tree-like networks (either forests or high girth graphs), and hence the problems that we study are challenging already on forests. Moreover, the most important technical feature of our algorithms is that they use optimal global memory, that is, memory linear in the number of edges of the graph. In contrast, most of the state-of-the-art algorithms use more than linear global memory. Further, they typically start with a dense graph, sparsify it, and then solve the problem on the residual graph, exploiting the relative increase in global memory. On forests, this is not possible, because the given graph is already as sparse as it can be, and using optimal memory requires new solutions.


翻译:本地可检查标签( LLLL) 问题是图表问题, 如果它满足了每个节点附近地区某些特定限制, 解决方案就是正确的。 本类的问题包括最大匹配、 最大独立集和颜色问题。 成功的研究路线一直在研究路径/ 周期、 树木和一般图形 LCL 问题的复杂性, 为 LOCAL 分布式计算模型提供了许多有趣的结果 。 在这项工作中, 我们开始研究低空间的 Centrial massy 平行计算( MPC) 模型中的 LCL 问题。 特别是在森林问题上, 我们提供了一种方法, 由于LOCAL 模型中LCL 问题的复杂性, 自动为使用最佳全球记忆的低空 MPC 设置提供了快速的算法。 虽然对森林的限制似乎会削弱结果。 我们强调所有已知的( 有条件的) MPC 设置下限都是通过提升在树类分布式网络( 森林或高Gruth 图表) 中获得的较低范围来获得的 。 。 我们的LCLCLCLCLOC 问题, 由于LOC 的内存问题已经变得非常复杂, 因此, 我们的内存的内存在森林中, 的内存中需要更多。

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