We prove lower bounds on pure dynamic programming algorithms for maximum weight independent set (MWIS). We model such algorithms as tropical circuits, i.e., circuits that compute with $\max$ and $+$ operations. For a graph $G$, an MWIS-circuit of $G$ is a tropical circuit whose inputs correspond to vertices of $G$ and which computes the weight of a maximum weight independent set of $G$ for any assignment of weights to the inputs. We show that if $G$ has treewidth $w$ and maximum degree $d$, then any MWIS-circuit of $G$ has $2^{\Omega(w/d)}$ gates and that if $G$ is planar then any MWIS-circuit of $G$ has $2^{\Omega(w)}$ gates. An MWIS-formula is an MWIS-circuit where each gate has fan-out at most one. We show that if $G$ has treedepth $t$ and maximum degree $d$, then any MWIS-formula of $G$ has $2^{\Omega(t/d)}$ gates. It follows that treewidth characterizes optimal MWIS-circuits up to polynomials for all bounded degree graphs and planar graphs, and treedepth characterizes optimal MWIS-formulas up to polynomials for all bounded degree graphs.


翻译:我们用纯动态程序化算法来计算最大重量独立设置(MWIS)的纯动态程序化算法。我们用热带电路(即以美元和美元+美元计算美元运行的电路)来模拟热带电路。对于G$的图形,MWIS-电路($G$)是一个热带电路,其投入相当于G$的顶点,该电路计算出最大重量独立算法($G$)的重量,用于对输入量进行任何重量分配。我们显示,如果$G$有树深度美元和最高水平美元,那么任何G$$的MWIS-电路($+美元计算出美元和美元++美元运行。如果$G$为平面,则任何MWIS-电路路路($++G美元)的平面图(MWIS-lorma)将最佳深度调整为$G+G美元。

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