不增加


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我想知道(有关此问题其他)如果下界进行以下测试问题已知:一个被提供给非负数的序列查询访问和ε ∈ (0 ,1 ),与所述承诺,要么Σ ñ ķ = 1一个ķ = 1或Σ ñ ķ = 1一个ķ ≤ 1 - ε。an≥⋯≥a1ε∈(0,1)∑k=1nak=1∑k=1nak≤1−ε

多少查询(查询)是充分必要对于(自适应)随机算法的两种情况之间进行区分,以概率至少?2/3

我找到了以前的文章,给出了对和的近似问题的对数上限(),对于确定性算法,该问题的下限大致匹配;但找不到针对我正在考虑的特定问题的结果(尤其是随机算法)。n


编辑:按照下面的答案,我想我应该更清楚:在上面(特别是在渐近线的下界),是被视为无穷大的“主要”量,而ε是(任意小) 不变。nε


我猜你的意思是。∑ķ=1个ñ一种ķ≤1个-ε
— RB

确实-已修复。
— Clement C.

好吧,我认为(没有或没有采样)就没有必要依赖。A“坏”的实例(对序列的)将是例如与所有的序列一ķ的等于1 - εnak,除了一个(任意的,随机的)Ĵ使得一个Ĵ要么等于ε(第一序列中)和0(在第二)。如果没有Ω(n)查询,则无法将两个序列区分开...1−εn−1jajε0Ω(n)
— Clement

我想查询模型允许您选择为您查询一个ķ,这是正确的?ķ一种ķ
— kodlu 2014年

是的(您可以选择要“披露”的任何点)。
— Clement C.

Answers:


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这是我可以显示的下限。我猜想对于固定的,右下限是Ω (log n ),但是自然地我可能是错误的。ϵΩ(log⁡n)

我将使用递减顺序(仅为方便起见)。基本机制是将序列分为个块。在我个块有将要Ñ 我元件(即,Σ 我Ñ 我 = Ñ)。Lini∑ini=n

在下文中,我们希望算法以概率成功,对于一些参数δ > 0。≥1−δδ>0

第一下界:。Ω(1ϵlog⁡1δ)

第个块具有n i = 2 i - 1个元素,因此L = lg n。我们将第i个块中所有元素的值设置为(1 + X i)/(2 n i L ),其中X i是0或1的变量。显然,该序列的总和为 α = L ∑ i = 1 1 + Xini=2i−1L=lg⁡ni(1+Xi)/(2niL)Xi01 想象一下,选择概率为β的每个Xi为1,否则为0。要估计α,我们需要可靠的β估计。在颗粒中,我们希望能够在基座区分β=1-4ε和,就是说,β=1。

α=∑i=1L1+Xi2niL=12+12L(∑i=1LXi).
Xiβ10αββ=1−4ϵβ=1

现在,假设对这些随机变量中的进行采样,并令Z 1,… ,Z m为采样变量。设置ÿ = Σ 中号我= 1(1 - X 我)(注意,我们正在采取的总和补充变量),我们有μ = è [ ÿ ] = (1 - β )米和切尔诺夫不平等告诉我们如果β = 1 - 4mZ1,…,ZmY=∑i=1m(1−Xi)μ=E[Y]=(1−β)m,则 μ = 4 ε 米,和失败的概率是 P [ ý ≤ 2 ε 米] = P [ ý ≤ (1 - 1 / 2 )μ ] ≤ EXP ( - μ (1 / 2 )2 / 2 ) = exp (− ϵ m / 2 )。 使这个数量小于β=1−4ϵμ=4ϵm

P[Y≤2ϵm]=P[Y≤(1−1/2)μ]≤exp⁡(−μ(1/2)2/2)=exp⁡(−ϵm/2).
,我们需要米≥ 2δ。m≥2ϵln⁡1δ

关键的观察结果是,切尔诺夫不等式是紧密的(必须小心,因为它不适用于所有参数,但在这种情况下是正确的),因此您不能做得更好(不超过常数)。

第二下限:。Ω(log⁡n/log⁡log⁡n)

将第个块大小设置为n i = L i,其中L = Θ (log n / log log n )是块数。在一个元件我个块具有值α 我 = ( 1 /大号) / Ñ 我。因此,序列中值的总和为1。ini=LiL=Θ(log⁡n/log⁡log⁡n)iαi=(1/L)/ni1

现在,我们可以决定选择任意一块,说第一个,并在其块中设置的所有值是α Ĵ - 1 = 大号α Ĵ(而非α Ĵ)。这将第j个区块的贡献从1 / L增加到1,并将序列的总质量增加到(几乎)2。jαj−1=Lαjαjj1/大号1个2

现在,非正式地,任何随机算法都必须检查每个块中的值。因此,它必须至少读取序列的值。大号

为了使上述论点更正式的,以概率,给出质量的原始序列1作为输入(我们称此为原始的输入)。否则,随机选择具有增加的值的块(修改后的输入)。显然,如果随机算法读取小于,比方说,大号/ 8项,它具有概率(大约)1 / 8,以检测一个修改的输入。这样,如果该算法读取少于L / 8项,则该算法失败的概率至少为 (1 - p )(7 /p=1个/21个大号/81个/8大号/8

(1个-p)(7/8)>7/16>1个/3。

PS我认为,通过更仔细地考虑参数,可以将第一个下限提高到。Ω(1个/ϵ2)


这次真是万分感谢!我对第一个 lb 有一个小问题(尤其是可能的二次改进)。既然我们这里有一个单方面的承诺问题,这意味着该算法只要“看到”任何给出β < 1的证据的值,就可以得出结论而不必获取更准确的β估计值:那意味着1 / ε是用于该构造最佳的,因为基本上人们所期望的或者所有X 我的为1,或至少一个ε分数不被?Ω(1个/ϵ)β<1个β1个/ϵX一世ϵ
— ClementC。

是的 如果您只想区分1和1-epsilon,那么您当然不能提高下限...我正在考虑尝试区分其他范围... s
— Sariel Har-Peled 2015年

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下界

至少查询是必要区分这两种情况。Ω(1个/ϵ)

考虑序列由下式给出ε ,2 ε ,3 ε ,4 ε ,...,与Ñ选择为使得一个1 + ⋯ + 一个Ñ = 1。特别是,我们可以利用Ñ ≈ 1 / √一种1个,…,一种ñϵ,2ϵ,3ϵ,4ϵ,…ñ一种1个+⋯+一种ñ=1个。ñ≈1个/2ϵ

现在建立一个新的序列通过减去修改上述序列的单个元件ε。换句话说,一个' 1 = 一个1,一个' 2 = 一个2,等等,不同的是一个' 我 = 一个我 - ε。请注意,一个' 1 + ⋯ + 一个' ñ = 1 - ε。一种1个′,…,一种ñ′ϵ一种1个′=一种1个一种2′=一种2一种一世′=一种一世-ϵ一种1个′+⋯+一种ñ′=1个-ϵ

多少个探头没有考虑到区分从一个' 1,... ,一个' ñ?好吧,它们的区别仅在于一个元素(第i个元素),因此需要Ω (n )个探针才能实现恒定的区分概率。现在回顾,Ñ ≈ 1 / √一种1个,…,一种ñ一种1个′,…,一种ñ′一世Ω(ñ) ; 我们发现Ω(1/ √ñ≈1个/2ϵ探针是必需的。Ω(1个/ϵ)

上限

Ø(lg⁡(ñ/ϵ)[lg⁡ñ+1个/ϵ2])

[0,1个]

[0,1]=[0,0.25ϵ/n]∪(0.25ϵ/n,0.5ϵ/n]∪(0.5ϵ/n,ϵ/n]∪(ϵ/n,2ϵ/n]∪(2ϵ/n,4ϵ/n]∪⋯∪(…,1].

aiaiai[ℓ,u]i,jai,…,aj∈[ℓ,u]O(lg⁡(n/ϵ))

现在,我们将估算每个范围内的值之和。第一个范围将与所有其他范围分开处理:

  • [0,0.25ϵ/n)0m×0.25ϵ/nmm≤n0.25ϵ

  • δO(1/δ2)2×δ=0.25ϵ

0.25ϵ0.25ϵ≤0.5ϵ11−ϵ


谢谢-这看起来很有趣(据我所知,这与上面的论文/讨论中使用的方法不同),并且我将对您的内容进行更深入的研究。不过,我正在寻找的约束,而不是一个上限较低-也就是说,有多少查询是必要的。
— Clement C.

(随着时间的流逝,尽管如此,我仍在授予“悬赏”答案-尽管如果仍然有下限,我仍在寻找下限的参考。)
— Clement C.

2
@ClementC。,我根据您的要求添加了下限。
— DW 2014年

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