Connection matrices are a generalization of Morse boundary operators from the classical Morse theory for gradient vector fields. Developing an efficient computational framework for connection matrices is particularly important in the context of a rapidly growing data science that requires new mathematical tools for discrete data. Toward this goal, the classical theory for connection matrices has been adapted to combinatorial frameworks that facilitate computation. We develop an efficient persistence-like algorithm to compute a connection matrix from a given combinatorial (multi) vector field on a simplicial complex. This algorithm requires a single-pass, improving upon a known algorithm that runs an implicit recursion executing two-passes at each level. Overall, the new algorithm is more simple, direct, and efficient than the state-of-the-art. Because of the algorithm's similarity to the persistence algorithm, one may take advantage of various software optimizations from topological data analysis.


翻译:连接矩阵是分类向量场的摩尔斯边界算子的一般化,这个算法在快速增长的数据科学中特别重要,因为需要离散数据的新数学工具。为了达到这个目标,现有的连接矩阵的经典理论已经被适应到可计算的组合框架上。我们开发了一种有效的持久化类算法,从一个给定的组合(多)向量场中计算连接矩阵,这个向量场在一个单纯复合上。这个算法需要一个单遍执行,改进了现有算法,该算法在每个级别上执行两次递归隐式调用。总的来说,新算法比现有的技术更为简单,直接和高效。由于算法与持久化算法的相似之处,可以利用来自拓扑数据分析的各种软件优化。

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