We study the power of the bounded-width consistency algorithm in the context of the fixed-template Promise Constraint Satisfaction Problem (PCSP). Our main technical finding is that the template of every PCSP that is solvable in bounded width satisfies a certain structural condition implying that its algebraic closure-properties include weak near unanimity polymorphisms of all large arities. While this parallels the standard (non-promise) CSP theory, the method of proof is quite different and applies even to the regime of sublinear width. We also show that, in contrast with the CSP world, the presence of weak near unanimity polymorphisms of all large arities does not guarantee solvability in bounded width. The separating example is even solvable in the second level of the Sherali-Adams (SA) hierarchy of linear programming relaxations. This shows that, unlike for CSPs, linear programming can be stronger than bounded width. A direct application of these methods also show that the problem of $q$-coloring $p$-colorable graphs is not solvable in bounded or even sublinear width, for any two constants $p$ and $q$ such that $3 \leq p \leq q$. Turning to algorithms, we note that Wigderson's algorithm for $O(\sqrt{n})$-coloring $3$-colorable graphs with $n$ vertices is implementable in width $4$. Indeed, by generalizing the method we see that, for any $\epsilon > 0$ smaller than $1/2$, the optimal width for solving the problem of $O(n^\epsilon)$-coloring $3$-colorable graphs with $n$ vertices lies between $n^{1-3\epsilon}$ and $n^{1-2\epsilon}$. The upper bound gives a simple $2^{\Theta(n^{1-2\epsilon}\log(n))}$-time algorithm that, asymptotically, beats the straightforward $2^{\Theta(n^{1-\epsilon})}$ bound that follows from partitioning the graph into $O(n^\epsilon)$ many independent parts each of size $O(n^{1-\epsilon})$.


翻译:我们研究在固定节点承诺1美元范围内, 约束性- 维度运算法的功率。 我们的主要技术发现是, 每一个在约束性宽度内可溶解的 PCSP 的直率模板都符合某种结构条件, 意谓它的闭合性- 螺旋性包括所有大电流的接近全体一致的多变性。 虽然这与标准( 非预测性) CSP 理论平行, 证据方法非常不同, 甚至适用于亚线性宽度制度。 我们还显示, 与 CSP 相比, 所有大电流中接近一致多态的弱性 $- 美元 。 分立性的例子甚至可以在Sherali- Adams (SA) 的第二层中感到软性。 这显示, 线性编程程序可以比约束性宽度的宽度强。 直接应用这些方法还表明, 美元- 美元值- 美元 的平价值- 平价值- 平面的平价性平面图不会在 $ 的平面上产生 。

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