We consider the problem of designing low-redundancy codes in settings where one must correct deletions in conjunction with substitutions or adjacent transpositions; a combination of errors that is usually observed in DNA-based data storage. One of the most basic versions of this problem was settled more than 50 years ago by Levenshtein, or one substitution, with nearly optimal redundancy. However, this approach fails to extend to many simple and natural variations of the binary single-edit error setting. In this work, we make progress on the code design problem above in three such variations: We construct linear-time encodable and decodable length-$n$ non-binary codes correcting a single edit error with nearly optimal redundancy $\log n+O(\log\log n)$, providing an alternative simpler proof of a result by Cai, Chee, Gabrys, Kiah, and Nguyen (IEEE Trans. Inf. Theory 2021). This is achieved by employing what we call weighted VT sketches, a notion that may be of independent interest. We construct linear-time encodable and list-decodable binary codes with list-size $2$ for one deletion and one substitution with redundancy $4\log n+O(\log\log n)$. This matches the existential bound up to an $O(\log\log n)$ additive term. We show the existence of a binary code correcting one deletion or one adjacent transposition with nearly optimal redundancy $\log n+O(\log\log n)$.


翻译:我们考虑了在以下环境中设计低冗余代码的问题:在那些环境中,人们必须结合替代或相邻转置来纠正删除;在基于DNA的数据储存中通常观察到的错误组合;这个问题的最基本版本之一50多年前由Levenshtein或一个替代解决,几乎是最佳的冗余。然而,这一方法未能扩大到二进单编辑错误设置的许多简单和自然的变异。在这项工作中,我们在上文代码设计问题的三个变异中取得了进步:我们建造了线性时间可识别和可变现的长度-美元非二进制代码,纠正一个单一编辑错误,几乎是最佳的冗余 $\log n+O(\log\log\log n),提供了Cai、Chee、Gabrys、Kiah和Nguy(IEEEE Transer.Inf.Theory 2021)的结果的替代。通过使用我们称之为加权的VT草图(一种可能具有独立兴趣的概念),即我们用一个可线性时间可识别和列表-endual n$ncoal\ binal deal rual deal colational deal demodeal) a one 和一个列表定义的代码。

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