Permutation pattern-avoidance is a central concept of both enumerative and extremal combinatorics. In this paper we study the effect of permutation pattern-avoidance on the complexity of optimization problems. In the context of the dynamic optimality conjecture (Sleator, Tarjan, STOC 1983), Chalermsook, Goswami, Kozma, Mehlhorn, and Saranurak (FOCS 2015) conjectured that the amortized search cost of an optimal binary search tree (BST) is constant whenever the search sequence is pattern-avoiding. The best known bound to date is $2^{\alpha{(n)}(1+o(1))}$ recently obtained by Chalermsook, Pettie, and Yingchareonthawornchai (SODA 2024); here $n$ is the BST size and $\alpha(\cdot)$ the inverse-Ackermann function. In this paper we resolve the conjecture, showing a tight $O(1)$ bound. This indicates a barrier to dynamic optimality: any candidate online BST (e.g., splay trees or greedy trees) must match this optimum, but current analysis techniques only give superconstant bounds. More broadly, we argue that the easiness of pattern-avoiding input is a general phenomenon, not limited to BSTs or even to data structures. To illustrate this, we show that when the input avoids an arbitrary, fixed, a priori unknown pattern, one can efficiently compute a $k$-server solution of $n$ requests from a unit interval, with total cost $n^{O(1/\log k)}$, in contrast to the worst-case $\Theta(n/k)$ bound; and a traveling salesman tour of $n$ points from a unit box, of length $O(\log{n})$, in contrast to the worst-case $\Theta(\sqrt{n})$ bound; similar results hold for the euclidean minimum spanning tree, Steiner tree, and nearest-neighbor graphs. We show both results to be tight. Our techniques build on the Marcus-Tardos proof of the Stanley-Wilf conjecture, and on the recently emerging concept of twin-width.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
143+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
28+阅读 · 2019年10月18日
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
31+阅读 · 2019年10月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
50+阅读 · 2019年10月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
137+阅读 · 2019年9月24日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
72+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
68+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
Arxiv
101+阅读 · 2020年3月4日
Reasoning on Knowledge Graphs with Debate Dynamics
Arxiv
14+阅读 · 2020年1月2日
Arxiv
21+阅读 · 2019年3月25日
Arxiv
19+阅读 · 2018年3月28日
Arxiv
11+阅读 · 2018年1月18日
VIP会员
相关VIP内容
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
143+阅读 · 2020年7月6日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
28+阅读 · 2019年10月18日
ExBert — 可视化分析Transformer学到的表示
专知会员服务
31+阅读 · 2019年10月16日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
50+阅读 · 2019年10月11日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
137+阅读 · 2019年9月24日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
72+阅读 · 2016年11月26日
相关论文
Arxiv
68+阅读 · 2022年9月7日
Arxiv
16+阅读 · 2022年5月17日
Recent advances in deep learning theory
Arxiv
50+阅读 · 2020年12月20日
Arxiv
101+阅读 · 2020年3月4日
Reasoning on Knowledge Graphs with Debate Dynamics
Arxiv
14+阅读 · 2020年1月2日
Arxiv
21+阅读 · 2019年3月25日
Arxiv
19+阅读 · 2018年3月28日
Arxiv
11+阅读 · 2018年1月18日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员