Recently, Balliu, Brandt, and Olivetti [FOCS '20] showed the first $\omega(\log^* n)$ lower bound for the maximal independent set (MIS) problem in trees. In this work we prove lower bounds for a much more relaxed family of distributed symmetry breaking problems. As a by-product, we obtain improved lower bounds for the distributed MIS problem in trees. For a parameter $k$ and an orientation of the edges of a graph $G$, we say that a subset $S$ of the nodes of $G$ is a $k$-outdegree dominating set if $S$ is a dominating set of $G$ and if in the induced subgraph $G[S]$, every node in $S$ has outdegree at most $k$. Note that for $k=0$, this definition coincides with the definition of an MIS. For a given $k$, we consider the problem of computing a $k$-outdegree dominating set. We show that, even in regular trees of degree at most $\Delta$, in the standard \LOCAL model, there exists a constant $\epsilon>0$ such that for $k\leq \Delta^\epsilon$, for the problem of computing a $k$-outdegree dominating set, any randomized algorithm requires at least $\Omega(\min\{\log\Delta,\sqrt{\log\log n}\})$ rounds and any deterministic algorithm requires at least $\Omega(\min\{\log\Delta,\sqrt{\log n}\})$ rounds. The proof of our lower bounds is based on the recently highly successful round elimination technique. We provide a novel way to do simplifications for round elimination, which we expect to be of independent interest. Our new proof is considerably simpler than the lower bound proof in [FOCS '20]. In particular, our round elimination proof uses a family of problems that can be described by only a constant number of labels. The existence of such a proof for the MIS problem was believed impossible by the authors of [FOCS '20].


翻译:最近, Balliu, Brandt, 和 Olivetti [FOCS '20] 展示了在树上最独立设置问题的第一美元(omega,\log'n) 。 在这项工作中,我们证明对于分布式对称断裂问题这个更宽松的家庭来说,我们得到了更低的界限。作为副产品,我们获得了在树上分布式管理信息系统问题的更低的界限。对于一个20 G美元图的边缘,我们说,一个更低的G$节点的子数是美元- 美元- 美元- 美元- 美元- 最低的值- 美元- 最低的值- 美元- 最低的值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值- 最低值-

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IEEE计算机科学基础研讨会(FOCS)是由IEEE计算机学会计算数学基础技术委员会(TCMF)主办的旗舰会议,涵盖了广泛的理论计算机科学。它每年秋季举行,并与每年春季举行的由ACM SIGACT赞助的姊妹会议——计算理论年度研讨会(STOC)配对。官网链接:http://ieee-focs.org/
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