We study two popular ways to sketch the shortest path distances of an input graph. The first is distance preservers, which are sparse subgraphs that agree with the distances of the original graph on a given set of demand pairs. Prior work on distance preservers has exploited only a simple structural property of shortest paths, called consistency, stating that one can break shortest path ties such that no two paths intersect, split apart, and then intersect again later. We prove that consistency alone is not enough to understand distance preservers, by showing both a lower bound on the power of consistency and a new general upper bound that polynomially surpasses it. Specifically, our new upper bound is that any $p$ demand pairs in an $n$-node undirected unweighted graph have a distance preserver on $O(n^{2/3}p^{2/3} + np^{1/3})$ edges. We leave a conjecture that the right bound is $O(n^{2/3}p^{2/3} + n)$ or better. The second part of this paper leverages these distance preservers in a new construction of additive spanners, which are subgraphs that preserve all pairwise distances up to an additive error function. We give improved error bounds for spanners with relatively few edges; for example, we prove that all graphs have spanners on $O(n)$ edges with $+O(n^{3/7 + \varepsilon})$ error. Our construction can be viewed as an extension of the popular path-buying framework to clusters of larger radii.


翻译:我们研究两种最受欢迎的方法来绘制输入图的最短路径距离。 首先是距离保护器, 它们是与原始图表在一组需求配对上的距离一致的稀疏子保护器。 远保护器以前的工作只利用了一个最短路径的简单结构属性, 称为一致性, 指出可以打破最短路径连接, 这样没有两条路径相交、 拆开, 然后再交叉 。 我们通过显示一致性力量的下限和新通用的上层约束, 来证明一致性并不足以理解距离保护器。 具体地说, 我们新的上层约束是, 任何以美元为单位的美元要求保护器, 在非加权的平面图上只使用一个简单的结构属性。 我们留下一个假设, 右界是 $ (n) 2/3} p\\\\\\ 3} 3} + n 3} + = n$。 或更好。 本文的第二个部分将这些远端保护器在一个新的 $- 平面的O 平面边框中, 显示一个较宽的路径的长度, 我们的构建一个相对的轨道, 。

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