In this paper, we develop deterministic fully dynamic algorithms for computing approximate distances in a graph with worst-case update time guarantees. In particular, we obtain improved dynamic algorithms that, given an unweighted and undirected graph $G=(V,E)$ undergoing edge insertions and deletions, and a parameter $ 0 < \epsilon \leq 1 $, maintain $(1+\epsilon)$-approximations of the $st$-distance between a given pair of nodes $ s $ and $ t $, the distances from a single source to all nodes ("SSSP"), the distances from multiple sources to all nodes ("MSSP"), or the distances between all nodes ("APSP"). Our main result is a deterministic algorithm for maintaining $(1+\epsilon)$-approximate $st$-distance with worst-case update time $O(n^{1.407})$ (for the current best known bound on the matrix multiplication exponent $\omega$). This even improves upon the fastest known randomized algorithm for this problem. Similar to several other well-studied dynamic problems whose state-of-the-art worst-case update time is $O(n^{1.407})$, this matches a conditional lower bound [BNS, FOCS 2019]. We further give a deterministic algorithm for maintaining $(1+\epsilon)$-approximate single-source distances with worst-case update time $O(n^{1.529})$, which also matches a conditional lower bound. At the core, our approach is to combine algebraic distance maintenance data structures with near-additive emulator constructions. This also leads to novel dynamic algorithms for maintaining $(1+\epsilon, \beta)$-emulators that improve upon the state of the art, which might be of independent interest. Our techniques also lead to improved randomized algorithms for several problems such as exact $st$-distances and diameter approximation.


翻译:在本文中, 我们开发了确定性完全动态的算法, 用于在最坏情况下更新时间保证的图表中计算近距离。 特别是, 我们获得了更佳的动态算法, 该算法来自一个未加权且非定向的图形$G=( V, E) 正在边缘插入和删除中的美元, 以及一个参数 0 < \\ epsilon\leq 1 美元, 维持美元( 1 ⁇ epsilon) $- 最接近于美元, 维持一个给定的节点$( $) 和 美元 美元, 从一个单一源到所有节点( “ SSSP ” ), 从多个源到所有节点( “ MSSP” ) 的距离, 或者所有节点之间的距离。 我们的主要结果是, 维持美元(1 ⁇ epulsil) $ 的确定性差值算( $- post- 美元) 更新一个最坏的 时间 美元 。 ( 最坏的 美元) 将目前已知的 美元 美元 以矩阵 美元 美元 美元 美元 更新一个最坏的 美元 美元 美元 美元 美元 更新 。

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