We present approximation algorithms for some variants of center-based clustering and related problems in the fully dynamic setting, where the pointset evolves through an arbitrary sequence of insertions and deletions. Specifically, we target the following problems: $k$-center (with and without outliers), matroid-center, and diversity maximization. All algorithms employ a coreset-based strategy and rely on the use of the cover tree data structure, which we crucially augment to maintain, at any time, some additional information enabling the efficient extraction of the solution for the specific problem. For all of the aforementioned problems our algorithms yield $(\alpha+\varepsilon)$-approximations, where $\alpha$ is the best known approximation attainable in polynomial time in the standard off-line setting (except for $k$-center with $z$ outliers where $\alpha = 2$ but we get a $(3+\varepsilon)$-approximation) and $\varepsilon>0$ is a user-provided accuracy parameter. The analysis of the algorithms is performed in terms of the doubling dimension of the underlying metric. Remarkably, and unlike previous works, the data structure and the running times of the insertion and deletion procedures do not depend in any way on the accuracy parameter $\varepsilon$ and, for the two $k$-center variants, on the parameter $k$. For spaces of bounded doubling dimension, the running times are dramatically smaller than those that would be required to compute solutions on the entire pointset from scratch. To the best of our knowledge, ours are the first solutions for the matroid-center and diversity maximization problems in the fully dynamic setting.


翻译:在完全动态环境下,我们为一些以中心为基础的集群变体及相关问题提供了近似算法,在这些变体中,尖点通过任意的插入和删除顺序演变。具体地说,我们针对以下问题:美元中值(有和没有外值)、机机中心、多样性最大化。所有算法都采用以核心为基数为基础的战略,并依赖于使用覆盖树数据结构,我们非常需要增加一些额外信息,以便随时有效地为特定问题找到解决办法。对于所有上述问题,我们的算法都产生美元(alpha ⁇ varepsilon) 美元- 套件。具体地说,在标准离线设置中,美元中,美元中值是已知的最佳近值。除以美元中值计算外,美元中值=2美元使用覆盖树数据结构,但我们随时要增加一些能有效提取解决特定问题的方法。对于用户提供准确度的精确度参数参数值为0.0,对于我们之前的基值的基数值和基值的基值而言,要将比以往的基值的基值和基值的基值数据进行翻倍的基值分析。

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