When processing data with uncertainty, it is desirable that the output of the algorithm is stable against small perturbations in the input. Varma and Yoshida [SODA'21] recently formalized this idea and proposed the notion of average sensitivity of algorithms, which is roughly speaking, the average Hamming distance between solutions for the original input and that obtained by deleting one element from the input, where the average is taken over the deleted element. In this work, we consider average sensitivity of algorithms for problems that can be solved by dynamic programming. We first present a $(1-\delta)$-approximation algorithm for finding a maximum weight chain (MWC) in a transitive directed acyclic graph with average sensitivity $O(\delta^{-1}\log^3 n)$, where $n$ is the number of vertices in the graph. We then show algorithms with small average sensitivity for various dynamic programming problems by reducing them to the MWC problem while preserving average sensitivity, including the longest increasing subsequence problem, the interval scheduling problem, the longest common subsequence problem, the longest palindromic subsequence problem, the knapsack problem with integral weight, and the RNA folding problem. For the RNA folding problem, our reduction is highly nontrivial because a naive reduction generates an exponentially large graph, which only provides a trivial average sensitivity bound.


翻译:当处理具有不确定性的数据时,最好使算法的输出在输入中的小扰动上保持稳定。 Varma 和 Yoshida [SODA'21] 最近正式确定了这一想法,并提出了算法平均敏感性的概念,大致上说,算法在原始输入的解决方案与从输入中删除一个元素获得的解决方案之间的平均宽度距离,其中平均取自删除的元素。在这项工作中,我们考虑到算法对动态编程可以解决的问题的平均敏感性。我们首先在中性方向图中提出了一个以平均灵敏度表示最大重量链(MWC)$($1\\delta'21 ),并提出了算法的平均敏感度概念,即算法平均灵敏度的平均值,即原始输入法的平均距离是美元,然后通过将各种动态编程问题降低到 MWC 问题,同时保持平均敏感度,包括持续增加的后序问题、间隔问题、长期常见的后序问题、长期常见的后序问题、最长的平流线图问题、最慢的平面的平面问题,因为折面问题导致折叠问题。

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