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平移下地球移动距离的细粒度复杂度

计算几何 2025-11-18 v2

摘要

地球移动距离(Earth Mover's Distance)是计算机科学多个分支中常用的相似性度量,用于衡量两个点集之间完美匹配的最小总边长。平移下的地球移动距离(EMDuT\mathrm{EMDuT})是其平移不变版本,通过对一个点集的所有平移最小化地球移动距离而得到。对于 R1\mathbb{R}^1 中的 EMDuT\mathrm{EMDuT},我们提出了一种 O~(n2)\tilde{\mathcal{O}}(n^2) 时间算法。我们还通过基于正交向量假设(Orthogonal Vectors Hypothesis)的匹配条件下界,证明了该算法几乎是优的。对于 Rd\mathbb{R}^d 中的 EMDuT\mathrm{EMDuT},我们针对 L1L_1LL_\infty 度量提出了一种 O~(n2d+2)\tilde{\mathcal{O}}(n^{2d+2}) 时间算法。我们证明了这种对 dd 的依赖性是渐近紧的,因为若存在针对 L1L_1LL_\inftyno(d)n^{o(d)} 时间算法,将与指数时间假设(ETH)相矛盾。在我们之前,这些问题仅已知近似算法。

关键词

引用

@article{arxiv.2403.04356,
  title  = {Fine-Grained Complexity of Earth Mover's Distance under Translation},
  author = {Karl Bringmann and Frank Staals and Karol Węgrzycki and Geert van Wordragen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2403.04356},
  year   = {2025}
}

备注

31 pages, 10 colored figures