Let $G = (V,E,w)$ be a weighted, digraph subject to a sequence of adversarial edge deletions. In the decremental single-source reachability problem (SSR), we are given a fixed source $s$ and the goal is to maintain a data structure that can answer path-queries $s \rightarrowtail v$ for any $v \in V$. In the more general single-source shortest paths (SSSP) problem the goal is to return an approximate shortest path to $v$, and in the SCC problem the goal is to maintain strongly connected components of $G$ and to answer path queries within each component. All of these problems have been very actively studied over the past two decades, but all the fast algorithms are randomized and, more significantly, they can only answer path queries if they assume a weaker model: they assume an oblivious adversary which is not adaptive and must fix the update sequence in advance. This assumption significantly limits the use of these data structures, most notably preventing them from being used as subroutines in static algorithms. All the above problems are notoriously difficult in the adaptive setting. In fact, the state-of-the-art is still the Even and Shiloach tree, which dates back all the way to 1981 and achieves total update time $O(mn)$. We present the first algorithms to break through this barrier: 1) deterministic decremental SSR/SCC with total update time $mn^{2/3 + o(1)}$ 2) deterministic decremental SSSP with total update time $n^{2+2/3+o(1)}$. To achieve these results, we develop two general techniques of broader interest for working with dynamic graphs: 1) a generalization of expander-based tools to dynamic directed graphs, and 2) a technique that we call congestion balancing and which provides a new method for maintaining flow under adversarial deletions. Using the second technique, we provide the first near-optimal algorithm for decremental bipartite matching.


翻译:Lets $G = (V, E, w) 美元 = (V, E, ow) 是一个加权的、 直线的, 取决于对抗性边缘删除的顺序。 在衰落的单一源的可达性问题(SSR) 中, 我们得到了一个固定的源 $, 目标是维持一个能够回答路径查询的数据结构 $, 任何美元 美元, 右箭头 = (V, E, w) $ = (V, E, 美元) 。 在更普遍的单一源最短路径(SSSP) 问题中, 目标是将一条大约最短的路径返回到 美元, 而在SC $ 和每个部件中, 回答路径查询。 所有这些问题都是非常积极的, 但是所有的快速算法都是随机化的, 更重要的是, 当它们采取较弱的模型时, 它们只能回答路径: 它们假设一个不适应性的隐蔽, 并且必须提前更新顺序。 这假设大大限制了这些数据结构的使用, 最明显地防止它们被作为静态算的子 。

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