In the vertex connectivity problem, given an undirected $n$-vertex $m$-edge graph $G$, we need to compute the minimum number of vertices that can disconnect $G$ after removing them. This problem is one of the most well-studied graph problems. From 2019, a new line of work [Nanongkai et al.~STOC'19;SODA'20;STOC'21] has used randomized techniques to break the quadratic-time barrier and, very recently, culminated in an almost-linear time algorithm via the recently announced maxflow algorithm by Chen et al. In contrast, all known deterministic algorithms are much slower. The fastest algorithm [Gabow FOCS'00] takes $O(m(n+\min\{c^{5/2},cn^{3/4}\}))$ time where $c$ is the vertex connectivity. It remains open whether there exists a subquadratic-time deterministic algorithm for any constant $c>3$. In this paper, we give the first deterministic almost-linear time vertex connectivity algorithm for all constants $c$. Our running time is $m^{1+o(1)}2^{O(c^{2})}$ time, which is almost-linear for all $c=o(\sqrt{\log n})$. This is the first deterministic algorithm that breaks the $O(n^{2})$-time bound on sparse graphs where $m=O(n)$, which is known for more than 50 years ago [Kleitman'69]. Towards our result, we give a new reduction framework to vertex expanders which in turn exploits our new almost-linear time construction of mimicking network for vertex connectivity. The previous construction by Kratsch and Wahlstr\"{o}m [FOCS'12] requires large polynomial time and is randomized.


翻译:在顶端连接问题中,鉴于一个未引导的 $n oddex $m 美元,我们需要计算在清除后可以断开$G的顶端最小值。 这个问题是最受研究的平面问题之一。 从2019年, 一个新的工作线[ Nanongkai 和 al. STOC' 19; SODA' 20] 已经使用随机化技术来打破平面时间屏障, 而且最近, 通过Chen 等人最近宣布的最高流算法, 最终形成了近线性时间算法。 相反, 所有已知的确定性算法都慢得多。 最快的算法 [Gabow FOCS'00] 需要$( m) minquc 5/2}, cn\ 3/4 ⁇ ) 美元的工作线 时间, 美元是顶点的顶点计算器连接。 在任何恒定的 美元 3美元 上, 时间是否存在亚差时算法 。

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