We present online algorithms for directed spanners and Steiner forests. These problems fall under the unifying framework of online covering linear programming formulations, developed by Buchbinder and Naor (MOR, 34, 2009), based on primal-dual techniques. Our results include the following: For the pairwise spanner problem, in which the pairs of vertices to be spanned arrive online, we present an efficient randomized $\tilde{O}(n^{4/5})$-competitive algorithm for graphs with general lengths, where $n$ is the number of vertices. With uniform lengths, we give an efficient randomized $\tilde{O}(n^{2/3+\epsilon})$-competitive algorithm, and an efficient deterministic $\tilde{O}(k^{1/2+\epsilon})$-competitive algorithm, where $k$ is the number of terminal pairs. These are the first online algorithms for directed spanners. In the offline setting, the current best approximation ratio with uniform lengths is $\tilde{O}(n^{3/5 + \epsilon})$, due to Chlamtac, Dinitz, Kortsarz, and Laekhanukit (TALG 2020). For the directed Steiner forest problem with uniform costs, in which the pairs of vertices to be connected arrive online, we present an efficient randomized $\tilde{O}(n^{2/3 + \epsilon})$-competitive algorithm. The state-of-the-art online algorithm for general costs is due to Chakrabarty, Ene, Krishnaswamy, and Panigrahi (SICOMP 2018) and is $\tilde{O}(k^{1/2 + \epsilon})$-competitive. In the offline version, the current best approximation ratio with uniform costs is $\tilde{O}(n^{26/45 + \epsilon})$, due to Abboud and Bodwin (SODA 2018). A small modification of the online covering framework by Buchbinder and Naor implies a polynomial-time primal-dual approach with separation oracles, which a priori might perform exponentially many calls. We convert the online spanner problem and the online Steiner forest problem into online covering problems and round in a problem-specific fashion.


翻译:我们展示了直线球和施泰纳森林的在线算法。 这些问题属于由Buchbinder和Naor(Mor, 34, 2009)开发的在线线性编程配方的统一框架。 我们的结果包括: 对于双向球队的问题, 将横跨的双向球向上在线, 我们展示了一个高效随机化的 $&tilde{O} (n ⁇ 4/ 5}) 美元的竞争算法, 用于普通的图解, 美元是通用的。 在离线设置中, 目前与统一长度的直线的近比值是 $tilde2} Otilde{O} (n\2/3\\ epslon) 的随机随机化的 美元- Ororal- 线性算法 (n=2\\\ eqlusion=lational developy) a condiscrial complia( $) a (kknal lax) a prideal laxal lax) 和nal rudeal rudeal- rude, (n- ral- lax) ax) a rudeal- drislationl)

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