ΑΛΓΟΡΙΘΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΩΝ

Σχετικά έγγραφα
P = {present, notpresent} M = {left, right}

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Το Πρόβλημα της Συνάντησης Πολλών Πρακτόρων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6. ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΕΧΘΡΙΚΩΝ ΚΟΜΒΩΝ ΣΕ ΔΑΚΤΥΛΙΟΥΣ ΚΑΙ ΔΕΝΤΡΑ

t t t < n/3 n t = n/3 1 S yi



Network Algorithms and Complexity Παραλληλοποίηση του αλγορίθμου του Prim. Αικατερίνη Κούκιου


M p f(p, q) = (p + q) O(1)

Matrices and vectors. Matrix and vector. a 11 a 12 a 1n a 21 a 22 a 2n A = b 1 b 2. b m. R m n, b = = ( a ij. a m1 a m2 a mn. def

Communication Protocols in Ad-Hoc Radio Networks

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Πρόωση Πλοίου. Τόμος Δ Πλήρεις βιβλιογραφικές αναφορές ΕΠΙΜΈΛΕΙΑ: Θόδωρος Λουκάκης

Δυναμικός Προγραμματισμός

Minimum Spanning Tree: Prim's Algorithm


ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ EPL035: ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι Ενότητα 1


Quicksort. ιδάσκοντες: Σ. Ζάχος,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Υπολογιστικά Συστήματα

m i N 1 F i = j i F ij + F x

u(x, y) =f(x, y) Ω=(0, 1) (0, 1)

Δυναμικός Προγραμματισμός

Ασυμπτωτικός Συμβολισμός

(x y) = (X = x Y = y) = (Y = y) (x y) = f X,Y (x, y) x f X

Δομές Δεδομένων Ενότητα 2

Παρουσίαση 2 ης Άσκησης:

Σχεδίαση και Ανάλυση Αλγορίθμων

Erkki Mäkinen ja Timo Poranen Algoritmit

The ε-pseudospectrum of a Matrix

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Φροντιστήριο 5


ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι Ενότητα 7

!"#!$% &' ( )*+*,% $ &$ -.&01#(2$#3 4-$ #35667

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 6: Εντροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Q π (/) ^ ^ ^ Η φ. <f) c>o. ^ ο. ö ê ω Q. Ο. o 'c. _o _) o U 03. ,,, ω ^ ^ -g'^ ο 0) f ο. Ε. ιη ο Φ. ο 0) κ. ο 03.,Ο. g 2< οο"" ο φ.

Quicksort. Επιμέλεια διαφανειών: Δ. Φωτάκης Μικροαλλαγές: Α. Παγουρτζής. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

d dx x 2 = 2x d dx x 3 = 3x 2 d dx x n = nx n 1


Bundle Adjustment for 3-D Reconstruction: Implementation and Evaluation

Παρουσίαση 2 ης Άσκησης:

Quicksort. Πρόβλημα Ταξινόμησης. Μέθοδοι Ταξινόμησης. Συγκριτικοί Αλγόριθμοι

(... )..!, ".. (! ) # - $ % % $ & % 2007

Graph Algorithms. Παρουσίαση στα πλαίσια του μαθήματος «Παράλληλοι Αλγόριθμοι» Καούρη Γεωργία Μήτσου Βασιλική

Σχεδίαση CMOS Ψηφιακών Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων

υναμικός Προγραμματισμός

Αριθμός 389 Ο ΠΕΡΙ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΠΙΜΕΛΗΤΗΡΙΟΥ ΚΥΠΡΟΥ ΝΟΜΟΣ (ΝΟΜΟΙ ΤΟΥ 1990 ΕΩΣ 1997)

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Ψηφιακή Οικονομία. Διάλεξη 10η: Basics of Game Theory part 2 Mαρίνα Μπιτσάκη Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών

Δυναμικός Προγραμματισμός

Μία (1) θέση έρευνας σε Αναγνώριση Σύνθετων Γεγονότων από Δεδομένα.

(a b) c = a (b c) e a e = e a = a. a a 1 = a 1 a = e. m+n

ot ll1) r/l1i~u (X) f (Gf) Fev) f:-;~ (v:v) 1 lý) æ (v / find bt(xi (t-i; i/r-(~ v) ta.jpj -- (J ~ Cf, = 0 1l 3 ( J) : o-'t5 : - q 1- eft-1

Chap. 6 Pushdown Automata

Θεωρία και Αλγόριθμοι Γράφων

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ. Ενότητα 8: Δυναμικός Προγραμματισμός. Ιωάννης Μανωλόπουλος, Καθηγητής Αναστάσιος Γούναρης, Επίκουρος Καθηγητής Τμήμα Πληροφορικής ΑΠΘ

Ευφυής Προγραμματισμός

Μεταγλωττιστές 2019 Θέμα εργασίας

Πιθανοτικοί Αλγόριθμοι

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

! "#" "" $ "%& ' %$(%& % &'(!!")!*!&+ ,! %$( - .$'!"

Προγραμματισμός και Εφαρμογές Υπολογιστών

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Φροντιστήριο 8

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Στοιχεία Θεωρίας Αριθμών & Εφαρμογές στην Κρυπτογραφία

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΩΝ ΚΑΙ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΜΕΛΟΣ IFIP, IOI Org. GREEK COMPUTER SOCIETY MEMBER OF IFIP, IOI Org.

Parts Manual. Trio Mobile Surgery Platform. Model 1033

Αριθμός 240 Ο ΠΕΡΙ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΥ ΤΕΧΝΙΚΟΥ ΕΠΙΜΕΛΗΤΗΡΙΟΥ ΚΥΠΡΟΥ ΝΟΜΟΣ

Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα Δυναμικός Προγραμματισμός

A research on the influence of dummy activity on float in an AOA network and its amendments

ΑΡΧΕΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΥ

ΑΝΟΙΚΤΗ ΠΡΟΣΚΛΗΣΗ ΓΙΑ ΤΗ ΣΥΓΓΡΑΦΗ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΥΓΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΒΟΗΘΗΜΑΤΩΝ

ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ. Ενότητα 4: Διαίρει και Βασίλευε. Ιωάννης Μανωλόπουλος, Καθηγητής Αναστάσιος Γούναρης, Επίκουρος Καθηγητής Τμήμα Πληροφορικής ΑΠΘ

DETERMINATION OF DYNAMIC CHARACTERISTICS OF A 2DOF SYSTEM. by Zoran VARGA, Ms.C.E.

Fractional Colorings and Zykov Products of graphs

m 1, m 2 F 12, F 21 F12 = F 21

Scrum framework: Ρόλοι

Quicksort. ημήτρης Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Μαθήματα Εκπαίδευσης Ενηλίκων

Εισαγωγή στην Πληροφορική & τον Προγραμματισμό

A 1 A 2 A 3 B 1 B 2 B 3

Εισαγωγή σε μεθόδους Monte Carlo Ενότητα 2: Ολοκλήρωση Monte Carlo, γεννήτριες τυχαίων αριθμών

Η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων για την εξίσωση της θερμότητας

Quick algorithm f or computing core attribute


Finite difference method for 2-D heat equation

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ Άνοιξη I. ΜΗΛΗΣ

Ψηφιακή ανάπτυξη. Course Unit #1 : Κατανοώντας τις βασικές σύγχρονες ψηφιακές αρχές Thematic Unit #1 : Τεχνολογίες Web και CMS

Answers to practice exercises

Παράλληλη Επεξεργασία Κεφάλαιο 9 ο Επιµερισµός εδοµένων

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι Ενότητα 6: Πίνακες [2/2] (Δισδιάστατοι)



Q B Y A P O 4 O 6 Z O 5 O 1 O 2 O 3

Επιλογή. ιδάσκοντες: Σ. Ζάχος,. Φωτάκης Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών


Transcript:

ΑΛΓΟΡΙΘΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΩΝ x x x y y x y?? Ευριπίδης Μάρκου Ευάγγελος Κρανάκης Άρης Παγουρτζής Ντάννυ Κριζάνκ

ΕΥΡΙΠΙΔΗΣ ΜΑΡΚΟΥ Τµήµα Πληροφορικής µε Εφαρµογές στη Βιοϊατρική Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας, Λαµία, Ελλάδα ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΚΡΑΝΑΚΗΣ School of Computer Science Carleton University, Ottawa, Ontario, Canada ΑΡΗΣ ΠΑΓΟΥΡΤΖΗΣ Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Ελλάδα ΝΤΑΝΝΥ ΚΡΙΖΑΝΚ Department of Mathematics and Computer Science Wesleyan University, Middletown, Connecticut, USA Αλγοριθµική Θεωρία Κατανεµηµένων Υπολογισµών

Αλγοριθµική Θεωρία Κατανεµηµένων Υπολογισµών Συγγραφή Ευριπίδης Μάρκου (Κύριος Συγγραφέας) Ευάγγελος Κρανάκης Άρης Παγουρτζής Ντάννυ Κριζάνκ Κριτικός αναγνώστης Σταύρος Νικολόπουλος Συντελεστές έκδοσης Γλωσσική Επιµέλεια: Ευριπίδης Μάρκου Γραφιστική Επιµέλεια: Ευριπίδης Μάρκου Τεχνική Επεξεργασία: Άρης Παγουρτζής ISBN: 978-960-603-504-3 Copyright ΣΕΑΒ, 2015 Το παρόν έργο αδειοδοτείται υπό τους όρους της άδειας Creative Commons Αναφορά Δηµιουργού - Μη Εµπορική Χρήση - Όχι Παράγωγα Έργα 3.0. Για να δείτε ένα αντίγραφο της άδειας αυτής επισκεφτείτε τον ιστότοπο https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/ ΣΥΝΔΕΣΜΟΣ ΕΛΛΗΝΙΚΩΝ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΩΝ ΒΙΒΛΙΟΘΗΚΩΝ Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Ηρώων Πολυτεχνείου 9, 15780 Ζωγράφου www.kallipos.gr

15

n 1

count count count

n O(n 3 ) O(n 2 7 ) O(n 2.807 ) 2 2 7 8 O(n 2.376 ) O(n 2.3727 ) Ω(n 2 ) 2n 2 n 3 Matrix-Multiplication1 n 3 a ij b jk 1 i, j, k n n 2 n 1 a i1 b 1k, a i2 b 2k,..., a in b nk n 3 n 1 n 2 Θ(n) n 3 a i1 b 1k, a i2 b 2k,..., a in b nk n/2 l 1 l n/2 a i(2l 1) b (2l 1)k, a i(2l) b (2l)k n/2 n/4

Matrix-Multiplication2 n 3 a ij b jk 1 i, j, k n n/2 n 2 x n n x 1 x = Θ( n) 2 x n 2 n 3 /2 Θ( n) n u, v u, v Θ(n) Graph-Reachability A n n n a ii = 1 A 2, A 4,..., A n a n uv = 1 u v u v a k ij = 1 k i j n 3 Θ( n) A n n

Θ( 2 n) 1 u v;

A = (X, Y, S, δ, λ, S 0 ) X C A C E : C A : C E : Y : S : S 0 δ : S X S : λ : S Y : A u 0 S 0 A δ, λ σ S λ(s 0 ) A v v

σ σ δ σ λ(σ ) V E M M/V M/E

; ; ;

v v Θ( 2 n) u v;

G(V, E) V = n Ω(n) n 1 n 1 Ω( E ) A G E 1 (u, v) G (V, E ) G (u, v) (u, w) (w, v) w G G A G (u, v) A G (u, w) (w, v) w A G Ω(n) Ω( E ) Broadcast1

Broadcast2 u u (v 1, v 2 ) v 1 v 2 v 2 v 1 M = 2 E k M 2 E n + 1 n 1 M = 2 E n + 1 Broadcast3 ρ w t : w ρ t w t 1

w t 2 ρ w : w ρ w ρ A B C A B C B C C B A A B C B C B C A B C A C C B B B C C C B C B C B

3 M G(V, E) V = n

Wake-Up 4 2 E M 2 E n + 1 n Ω(n) Ω( E ) Θ(n) Θ( E ) 5 : M = n + k 2 k : Ω(n 2 ) n 1

Leader-Election

G(V, E) V = n M 2 E n + 1 G(V, E) 2 E n + 1 n 1 n 1 n 1 n 1 n

n k k n 1 k k k k G(V, E) V = n M 2 E M 2 E n + 1 G(V, E) 2 E n + 1 2 E M = n + k 2 k n Θ(n 2 ) n 3 2

n n n n

n n n 2n

1 2 1

A A = (X, Y, S, δ, λ, S 0 ) X D v C v Y D v {actions} S S 0 δ : S X S λ : S Y D v v C v v u 0 S 0 S S 0

u 0 λ(s 0 ) Y v i v c v C v v v (i, c v ) X S S = δ(s, (i, c v )) S λ(s ) v

left right A =< S, δ, s 0 > S s 0 halt δ : S P S M P = {present, notpresent} M = {left, right} δ left right

stay n d n d n d < n 2 d < n 2 d < n d n 2 d < n 2 d n 3n d n 4 5n 4

d < n 2 n n d 3n/4 3n/4 O( d) 3n/4 5n/6 O( d) 3n/4 3n/4 O( n) 3n/4 3n/4 O( n) 3n/4 3n/4 O( d) 3n/4 5n/6 O( d) 5n/4 5n/4 O( n) 5n/4 5n/4 O( n) d < n 2 d 3n 5n 4 6 d < n 2 d = n 2 O( n) n d O( n) 5n 4 n d O( n) O( n n ) n O(1) n d O(1) O(1)

n = 4 A, B B A

A B n d = n 2 RT QT QMA MCL MCC DM IC(count) count do until if then

d > 0 do until if then d RT QT QMA IC(c) DM MCL MCC d k k + 1 d k k + 1 RT QT QMA IC(c) DM d k + 1 MCL MCC d k + 1 d = n/2 do until if then d = n 2 = = 0 t d n/2 t t < t d = n/2 = = 0 t

t < t t 1 1 2 2 1 < 2 1 d = n/2 do until if then if then t t 1 t t 1 n n d = n 2 s i 0 i 0 i t Ht i = s i 0, s i 1,..., s i t t t d = 0 t < t d n/2 t d DM MCL MCC d MCL MCC d d t t 1 t t t

t 1 t d = n 2 d < n 2 d < n n 2 d < n 2 d d d d 2 3d 2 3d d = n 1 2 2 3n O(1) 4 d d n d n 2 d n+d 2 n+d d = n 1 2 2 3n O(1) n 4 n d m m = d m = n d n

d n + d 2 n + d n d 2 d = n 1 5n O(1) 2 4 n d d n O( d) d d n 3n 4 d 5n 6 d < n n 2 d < n 2 d, n d < n d n 2 O( d) d d d d 3d d < n 2 2 3n 4

d d d O( d) d d d d d d < n 3 d 2d d 5d 2 2 d < n 5n n d < n 3 6 3 2 d n d n 2 2 3 d < n 5n 2 6 O( n) n n n 2 n 2 d n/2

n+d 2 d < n 3n 2 4 O( n) d n δ 1 δ 2 δ 1 < δ 2 n + d d < n 5n 2 2 4 d < n 2 d = n 2 O( n) 3 4 3d 3n 2 4 O( n) d < n 2 RP RD

O( n) d = n 2 d = n 2 n d 5n 4 O( n) d = n 2 ( ) n n O, n p 1,..., p k k k i=1 p i > n O( n) n m = p 1 δ 1 m δ 2 m δ 1 m = δ 2 m m = p k m < p k m = p i+1 4 δ 1 m < δ 2 m 7 8 d 2 O( n) d n n d d = n 2 d = n d = n 2 2 ) O ( n n n

d (n d) p i p i, i = 1,..., k k d (n d) p i. p i d (n d) p i p i d = n d = n 2 d (n d) i=1 k p i, p i d < n p 2 i d 2 d = n k p 2 i O(kn) k k k i=1 p i > n k 1 i=1 p i n i=1 k p i n p k n 2. i=1 Π(m) m m m 8m Π(m) 6 m m. p i Π(p i ) = i i p i 6 p i Π(p i ) = i 8p i p i i pi p i i 8 n 2 k i=1 p i k i=1 i p i 8 k = k!8 k p i i=1 k!8 k 2 Ω(k k).

2 n k k k k k 2 n ( ) n k O n O(kn) O( n n n ) d n n d d = n 2 d = n 2 d = n 2 n d = n 2 k k 1 k 1 k 1 R 1 Rk Rk 1 n n n >> Rk Rk n

node a node b node a node b 1 node a node b R node a node b 1 d = n d < n 2 2 d = n d < n 2 2 n d d < n 2 n O( n) 2 n d 2 d < n n 2 n d ( T O (d 2 d )) 2 + n d n T n 2d 2 O(n 4 )

d < n d 1 i 2 j r 1 2 id = j(n d) + r r 0 n d r > d 0 j < i r j i + j d n < j + 1 i + j + 2 d 1 id + n d = (i 1)d + n j = i 1 i 1 2i 1 d n < i 2i + 1 i 1 d i 1 2i 1 n < k d i 2 2i 3 n d k d k n i 2 2i 3 d k n < i 1 2i 1 d n 2d d k ( ) ( d 2 k((i 1)d + n) k n 2d + n d i 2 ) ( ) d 2 2i 3 n n 2d + n ( )) d O (d 2 2 n 2d + n.

d < n/2 O(n 2 n) RD n 1 2 n RD RP 1 1 1 2 Θ(n 2 ) 2 1 Θ(n 2 ) Θ(n 2 ) 2 2 Θ(n 2 ) Θ(n 2 ) O(1) RP O(n 2 ) 3 O(n) A B

O(n 2 ) x y 3 y (x 1) 3 d n d t 1, t 2, t 3,... n-d A B d d A B B A A t i i t 1, t 2, t 3,... B d < n d δ = (n d) d d = t 1 x A 3 n d = t 1 x B 3 t i+1 < t i B

A A t 1 t 1 t i t i δ t i t i = iδ t 1 /δ t i+1 t i t i+1 = t i A B A t 1 1 x A 1 3 A B B A t 1 /δ t 1 t 1 B O((t 1 /δ)t 1 + t 1) δ 1 t 1 < n/2 t 1 = t 1 + δ < n O(n 2 ) RP RD RD O(n 2 )

n/2 n d 1 n/2 1 n n/2 n((n/2 1)/2) + n/2 = O(n 2 ) O(n) t RD t 3 n RD t 3 O( t) O(mn) m ( ) m 1 t 2 n 1 t C t n m

m RD O(m) 0 0 O(mn) n C t m C t t m n t t 1 t 1 A, B m A B k m-k A, B m A B t 3 ( k 2 t 3) k m C t n A t 1 B t 1 t 1 t 3 k

k k m n k ( k 2 t 3) k m m k=2 ( ) k 2 = t 3 ( ) m 1 t 2 n 1 C t n 1 m m ( ) m 1 t 2 n 1 O( t) t C t m ( ) m 1 t 2 n 1 O(n 1 t 2 t) O(n t 1 t 2 t) RD t > 2 O( t) O(n t 1 t 2 t) n t = n O(n n) n

m n n m n m Θ((σ)) σ 2 RP RD A B 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0 1 2 3 4 5 6 7 15 8 A (2, 2) B (10, 5) d(a, B) = ({ A 1 B 1, (n A 1 B 1 )}, { A 2 B 2, (m A 2 B 2 )}) = ({ 2 10, (15 2 10 )}, { 2 5, (8 2 5 )}) = ({8, 7}, {3, 5}) = (7, 3) (x 1, x 2 ) (y 1, y 2 ) n m (d 1, d 2 ) d 1 = { x 1 y 1, (n x 1 y 1 )} d 2 = { x 2 y 2, (m x 2 y 2 )} n m

(n/2, 0) n (0, m/2) m (n/2, m/2) n, m D D = (n/2, 0) D = (0, m/2) D = (n/2, m/2) S 0 S t t t k S k D D t A A t B B D t > t k S t D D A A t A A t A D B t B A t B B t l t l A D t A t l B D t B t A t l n n/2 n

σ 2 n n n > σ n(σ 1) + 1 n n n > σ S v = (v x, v y ) S v S p x p y v v S S σ + 1 S S v v v σ 1 S 0 S p x p y σ 1 S 0,..., n 1 v x v y v n S (v x + np x ) n = v x (v y + np y ) n = v y v S (σ + 1) + (n 1)(σ 1) 1 = n(σ 1) + 1 < n 2 σ 2 n n n > σ 2

σ + (σ 1) 2 (n + 1) < n 2 t A B t B A σ n n n > 2σ 2 2 s s A B A t A B B t B A s s π σ n n n > 2σ 2 n > 2σ 2

π Ω( n) n n r σ = 2 r n > 2σ 2 r = Ω( n) O( n + m) n m RP RD Θ( n + m) n m RD n n RD O( n + m) n m n m RD n m 1 O( n + m)

n/2 m/2 SameRing DifRing O(nm) O( n + m) c 1 c 2 c 2 c 1 c 1 c 2 c 3 c 4 c 4 c 3 c 3 c 4 n m SameRing c 1 + c 2 c 1 c 2 Rendezvous

c 1 c 2 = c 2 > c 1 = c 2 > c 1 c 2 = c 1 c 3 + c 4 c 3 c 4 Rendezvous SameRing c 1 = c 2 c 3 = c 4 n m DifRing RD 2c 1 c 5 c 6 c 5 c 1 /2 c 6 c 3 /2 Rendezvous2 c 5 = c 1 /2 c 6 = c 3 /2

c 5 c 5 = 2c 1 c 6 c 6 c 3 /2 c 6, c 3 /2 c 5 c 1 /2 c 5, c 1 /2 ct, ck ct < ck c 5 ct > ck n m O( n + m) O(nm)

A's token B's token O( n + m) RD HorScan FindTokenHor FindTokenHor FindTokenHor HorScan 2 FindTokenHor

start FindTokenHor HorScan HorScan 4 FindTokenHor 5 FindTokenHor 1

T 1 T 2 7 7 FindTokenHor 7 7 HorScan 2 FindTokenHor A B B A HorScan 4 FindTokenHor 1 FindTokenHor A T 2 (B) B B T 2 (A) A HorScan 2 FindTokenHor HorScan 4 FindTokenHor 1 HorScan 2 FindTokenHor 7

A B T 1 (A) T 1 (B) T 2 (A) T 2 (B) (a) (b) T 1 (A) T 2 (A) T 1 (B) T 2 (B) T 1 (A) T 2 (A) T 2 (B) T 1 (B) (c) (d) A B T 2 T 2 HorScan 2 4 FindTokenHor HorScan 2 FindTokenHor

B A T 1 (B) T 1 (A) T 2 (B) T 2 (A) (a) (b) A B T 2 HorScan 2 4 FindTokenHor HorScan 2 FindTokenHor 2, 3 1 2 2 3 HorScan 2 FindTokenHor VerScan FindTokenVer VerScan FindTokenVer

A B T 2 (A) T 1 (A) T 1 (B) T 2 (B) (a) (b) A B T 2 HorScan FindTokenHor FindTokenVer FindTokenHor FindTokenVer O(nm) SearchTorus RD n n

start FindTokenVer FindTokenHor FindTokenVer O(n 2 ) n n O(n 2 )

T 1 (A) T 1 (B) T 1 (A) T 2 (A) T 1 (B) T 2 (B) (a) (b) T 2 (B) T 1 (A) T 2 (A) T 1 (B) (c) A B T 2 n m

> 1 n t = 0, 1, 2,... t

RP t Θ(n 2 /t) n

k 2 n k n k n n k n k k S S

k 2 n O(n) O(k n) O(kn) O( n) ) O(k n) O(n) O( n) O(n) O( k) O(n k) O( k) O( n n n k n k > 2 Ω( n + k) k n n k k n n n/2 S = d 1,..., d k m > 1 j 1 m, j k k S

S O(k n) k n k k k d 1,..., d k S d 1,..., d k d 1,..., d k d k,..., d 1 MA i MA j MA i MA j MA i MA i MA j MA i MA j O(k n) O(n)

O( n) O( n) S O( n) c = 1 active = 1 inactive = 0 inactive c d c c = 1 c = 2 d c c + 1 k d i d i > d c active = 0 d i d i > d c inactive = k 1 c = k 1 inactive < k 1 c = c + 1 inactive = 0 5 O( n) O(kn) O(k n) ( n) O(k n) p 1,..., p r r r i=1 p i > n

O(k n) 1 p r r i=1 p i > n p i = p 1 = 2 α = k p i α d 1,..., d α p i d 1,..., d α p i d α,..., d 1 p i (d 1,..., d α/a ) a p i (d 1,..., d α/a ) 0 p i < p r p i = p i+1 α = a 6 p 2 < p r p i < p p i α i d 1,..., d αi (d 1,..., d αi /a) a p i a α i d 1,..., d αi /a p a t k σ 1, σ 2,..., σ t p 1, p 2,..., p O ) O(k n) ( n n n p i p r p i

9 p = p r a r k σ r i i = 1,..., a r p p p r σ r i i = 1,..., a r r i=1 p i r i=1 p i > n a r k σ r i i i = 1,..., a r n a r σ r i i a r n (k, n) = g > 1 S 9 S S p i p r 7 p i = p r S O(k n) r r r i=1 p i > n r n O(rn) r ϵ O( n ) O ( n n n n ) n k n (k, n) = 1 k k n k S i i

k (k, n) = 1 k k active = 1 count = 0 d 1, d 2, d 3 count count = k 1 d 2 > d 1 d 2 d 3 active = 0 3 (k, n) = 1 k k O( n) O(n) k (k, n) = 1 k k O( k) O(n) k (k, n) = 1 k k O( k) O(n) (k, n) = 1 k k k (k, n) = 1 k k O( k) O(n k)

k (k, n) = 1 k k k 1 k 0 k m 1, m 2, m 3 m 1 = k 1 m 2 > m 1 m 2 m 3 active = 0 5 n

k (k, n) = 1 k k O(n k) k d 1, d 2, d 3 k count count = k 1 d 2 > d 1 k d 2 d 3 k active = 0 4 R t t > t R t > t R R R v v

A B E D C A ((2, 3, 3, 1, 3) (5)) B ((3, 3, 1, 3, 2) (3)) C ((3, 1, 3, 2, 3) (0)) A {((2, 3, 3, 1, 3), (5)), ((3, 1, 3, 3, 2), (7))} a b a, b > 1 ((a 1,..., a r ) (b 1,..., b s )) a i b j u 1 u 1, u 2, u 3,..., u r u 1 a i i < r u i u i+1 a r u r u 1 u 1, u 2, u 3,..., u r u v1,..., u vs b i u 1 u vi u 1

A B E D C A ((2, 3, 3, 1, 3) (5, 9)) B ((3, 3, 1, 3, 2) (3, 7)) C ((3, 1, 3, 2, 3) (0, 4)) A {((2, 3, 3, 1, 3), (5, 9)), ((3, 1, 3, 3, 2), (3, 7))} F A B C E D A (2, 3, 1, 2, 3, 1) A D {(2, 3, 1, 2, 3, 1), (1, 3, 2, 1, 3, 2)} B E {(3, 1, 2, 3, 1, 2), (2, 1, 3, 2, 1, 3)} C F {(1, 2, 3, 1, 2, 3), (3, 2, 1, 3, 2, 1)} (a 1,..., a r ) C = (a 1,..., a r ) p C S

A E B D C A (2, 2, 4, 2, 2) A {(2, 2, 4, 2, 2), (2, 2, 4, 2, 2)} B C (2, 4, 2, 2, 2) (4, 2, 2, 2, 2) B E {(2, 4, 2, 2, 2), (2, 2, 2, 4, 2)} C D {(4, 2, 2, 2, 2), (2, 2, 2, 2, 4)} A B C I D H E G F A (2, 2, 1, 2, 2, 1, 2, 2, 1) 3 A, C, D, F, G, I {(2, 2, 1, 2, 2, 1, 2, 2, 1), (1, 2, 2, 1, 2, 2, 1, 2, 2)} B, E, H {(2, 1, 2, 2, 1, 2, 2, 1, 2), (2, 1, 2, 2, 1, 2, 2, 1, 2)} S S

R ((a 1,..., a r ), (b 1,..., b s )) R u 1 R {((a 1,..., a r ), (b 1,..., b s )), ((a r, a r 1,..., a 1 ), (n b s,..., n b 1 ))} R R {((a 1,..., a r ), (0, b 2,..., b s )), ((a r, a r 1,..., a 1 ), (0, n b s,..., n b 2 ))} R {((a 1,..., a r ), (b 1,..., b s )), ((a r, a r 1,..., a 1 ), (n b s,..., n b 1 ))} {(a 1,..., a r ), (a r, a r 1,..., a 1 )} 9 1,..., 9 1, 2, 4 R 1 {(1, 2, 6), (6, 2, 1)}

A B E D C A (3, 3, 3, 2, 1) A, B, C, D, E {(3, 3, 3, 2, 1), (1, 2, 3, 3, 3)} {(3, 3, 2, 1, 3), (3, 1, 2, 3, 3)} {(3, 2, 1, 3, 3), (3, 3, 1, 2, 3)} {(2, 1, 3, 3, 3), (3, 3, 3, 1, 2)} {(1, 3, 3, 3, 2), (2, 3, 3, 3, 1)}

C p C C C

a, b {(a 1,..., a r ), (a r, a r 1,..., a 1 )} {(b 1,..., b r ), (b r, b r 1,..., b 1 )} a a + = (a 1,..., a r ) b b = (b r, b r 1,..., b 1 ) a w a + u w+1 b w b u 2 u 1 u 1 a a b a 1 = b r = a w = b r w+1 a r = b 1 j j a + a 1, a w, a r j b b r, b r w+1, b 1 (a 1,..., a w,..., a r ) = (b r,..., b r w+1,..., b 1 ) C C C = (a 1,..., a r ) (a 1,..., a p ) (a 1,..., a p,..., a r ) = (a p+1,..., a r, a 1,..., a p ) (a 1,..., a p ) a + = (a 1,..., a p,..., a r ) a a u 1 (a p+1,..., a r, a 1,..., a p ) b b u p+1 a, b C

C a, b a a + = (a 1,..., a r ) a = (a r, a r 1,..., a 1 ) b b + = (b 1,..., b r ) b = (b r, b r 1,..., b 1 ) (a 1,..., a r ) = (b r, b r 1,..., b 1 ) (a 1,..., a r ) = (b 1,..., b r ) (a 1,..., a r ) = (b r, b r 1,..., b 1 ) a w a + u w+1 b a w = b r w b u 2 u 1 u 1 a b r w+1 = a 1 a s w+1 a 2 + a 1 a w a m w+r a 2 + a w a r a 1 = b r = a w = b r w+1 a s, a m s m b a r = b 1 j j a + a 1, a s, a w, a m, a r j b b r, b r s+1, b r w+1, b r m+1, b 1 (a 1,..., a s,..., a w,..., a m,..., a r ) = (b r,..., b r s+1,..., b r w+1,..., b r m+1,..., b 1 ). a s u s+1 a m u m+1 (a 1,..., a r ) = (b 1,..., b r ) a b c c + = a + b a w a + u w+1 b a w+1 = b 1 = a 1 a w+2 = b 2 = a 2 a w+i = b i = a i 1 i w a mw+i = b i = a i mw + i < r (a 1,..., a w ) r w r = mw + x 1 x < w a r = a mw+x = b x = a x a r+w x = a w x a r+w x = a (m+1)w = b mw a r+w x+1 = b mw+1 = b 1 = a 1 a r+w x+i = b mw+i = b i = a i a w x a w a w x+1

a w+1 = b 1 c u w x+1 a b a + c + a + S 1 S 2 a, b S 1 a + = (a 1,..., a r ) a b = (b r, b r 1,..., b 1 ) b a + = b a S 2 (a 1,..., a r ) = (a r, a r 1,..., a 1 ) (a 1,..., a r ) = (b 1,..., b r ) a, b S 2 c b S 2 (b 1,..., b r ) = (c r, c r 1,..., c 1 ) c = (c r, c r 1,..., c 1 ) c (a 1,..., a r ) = (c 1,..., c r ) S S S n n S

1 1 k > 1 k k = 2 k < k k C R R R k 1 k 1 k

t > 1 r t t r r + 1 t t t > 1 r R R R R R R r r + 1 r + 1 R R R R Single-Multiplicity-Gathering

v v v v v t Single-Multiplicity-Gathering

A, B A, B A, B A, B A, B M N Max M M N N M M 2 a N N 2 b M M 2 M N Max + 1 M M 2 a 1 M N M N Max + 1 a 1 M M 2 b N N 2 M N a 1 M M 2 b N N 2 M M 2 Single-Multiplicity-Gathering

Max a i M Max N M Max Max j 1; M 1 M; N 1 N; M 0 N; N 0 M; j j + 1; M j M j 1 M j 2 N j N j 1 N j 2 N N j M M j N N j ; M M j ; N N M M N N 2 M M 2 Odd-Gathering Rigid-Gathering

Single-Multiplicity-Gathering Rigid-Gathering (1) (2) Single-Multiplicity-Gathering Rigid-Gathering C = (a, a + 1, a 1, a + 1, a 1, a + 1, a) 7 a > 1 C

A A G a a B G a-1 a+1 B a+1 a+1 a+1 a+1 F E a-1 a+1 a-1 D C F E a-1 a+1 a-1 D C (i) (ii) a C = (a + 1, a + 1, a 1, a + 1, a 1, a + 1, a 1) C a + 1 C Rigid-Gathering C C C C C = (a, b 1,..., b s 1, b s, b s 1,..., b 1, a) C (a + 1, b 1,..., b s 1, b s, b s 1,..., b 1, a 1) C d p d 1 = a + 1 d p = a 1 C d p = d 1

C = (a 1,..., a r ) C {a 1,..., a r } a i C a i (a 1,..., a r ) Cf Cf Cf S C D S x C D y x Cf y y C, D x C, D x Cf Cf Cf Cf 4 C D 2 A E A B Cf Cf Cf C z f C C C C z = f 1 z = f + 1 C z + 1 z 1 z + 1 z 1 C C C f C f = z 1 f = z + 1 z 1 z + 1 C C C

C C C C C b(c) C C C C C b(c ) < b(c) z C f z = f 1 z = f + 1 f = z + 1 C z + 1 z 1 1 z 2 f C z 1 z 1 C C z C C z 1 z + 1 C C 2 C f = z 1 (C 1, C 2,... ) C i+1 C i i b(c i ) = 0 C b(c) = 0 C C C C b(c ) < b(c) b(c) = 0

C A C 1 C A C 1 Single-Multiplicity-Gathering C 1 C 1 C 2 C 1 C 2 C 1, C 2,... C i b(c i ) = 0 C C i C Single-Multiplicity-Gathering

n k k n p(n) n O( n) p(n) = Ω( n) n n Ω(n) 4 ) k = 2l + 1 3 k = 2l + 1 k > 2 k 4 3 Θ( n n

18 18 8 18

n > 1 1 n r

O(1) O( ) Ω( n) n

+ 1 2 2

n 1 1 n 2n 4 h n 1 B n 1

B B n 2 h 2n 4 U E U L U R v 0 v 1 U k =< v 1, v 2,..., v k > v i v i+1 v i v i+1 v i+1 v i v i v i+1 v i U k n h h U U = n 1 U L U R U L = n 1 U R = n 1 1 U L 2 2 2 U R 1 1 u v 1

U L U R U L U R 2 u 1 U L 2 2 u n 1 2 X := h E < n 1 U U L X U R X 1(2) X U L (U R ) 1(2) U L (U R ) 1(2) u E U X := u n 2n n + O(n)

n 1 n 1 n 2n 4 n 1 {1, 2,..., n 1} i i 1 i n 2 i i i n 1 n 2 n 2n 4 n 1 B 0 B B 1 + n 2 + n (B + 1) = 2n 4

T s (T, s) s a b a

a b (u, v) u u s u t Probe(v) (u, v) u t + 2 v (u 1, v 1 ), (u 2, v 2 ) u 1, u 2 u 1 u 2 s u 1 u 2 t Split(v 1, v 2 ) (u 1, v 1 ) u 1 (u 2, v 2 ) u 2 < u 1, u 2 > dist(u 1, u 2 ) u 1 u 2 t + dist(u 1,u 2 ) + 2 2

u u v e v e u e e s (a) v (b) v u u z v v z (c) e e Cautious-Walk Probe 4 Probe Split T s e = (u, v) T v u

e v e v u = s (w, u) w u e e = (u, v) e = (v, z) v u z v u 2 6 6 3 1 3r r T T 2 T Split T s u T v = H(u) v = L(u) u v u T (v) u H(u) L(u) u m m s

(m, x) (m, y) m Split(x,y) (m, L(m)) m (m, L(m)) Split (m, L(m)) Probe(L(m)) m m m 2 next := s v := next (v, x), (v, y) v x, y v, L(v) v w v next := w v t v next := t next (v, z) v z = L(v) next := v s Explore-only-child(v) v (v, L(v)) w v w L(v) (w, H(w)) (v, L(v)) Split(H(w),L(v)) w

w v L(v) (v, L(v)) a v L(v) (D(a), H(D(a))) D(a) a (v, L(v)) Split(H(D(a)),L(v)) D(a) (v, L(v)) Probe(L(v)) v Split 6 2 4 4 n 4(n 1) 2l l n 2(n 1) n 1 4 5 3 v v s v

Split v Probe v 2 + 1 2 2 + 1 O( 2 )

P = NP

9.3 G s S s S S (G, S, s) G G G S s S X

M new safe nodes of a bridge : old node island center island : new unsafe node island (G, S, s) X G n e G G G 2 M = 4e + 5n 1 s n s s G n = n + (M + 2)e S Me + 1 s X = M(n + 1) 1 G C G s G M(n + 1) 1 C C v

C s G M(n + 1) G G G s G = (V, E) R V G R T α α = 1 + 3 < 1.55 2 x G s y T s y s (x + y) 1.55(x + y ) v v s v v v G (u, v) v u T 4 (u, v) v T 2 v 1 v u v 4(x + y) G 4(x + 3 y )

T s next := s v := next z v z w v next := w v t v next := t next s α < 1.55 6α < 9.3 6

BHSp 3 cphc BHSp cphc 2 G = (V, E) 3 (x, y) E G (x, y) dbhsp G = (V, E ) s V X G s X cphc 3 G n (x, y) G s G 5n + 2 G G n n 1 4

3 3 8 1 + ε ε < 1 P = NP 388 M TSP(1,M) 1 + ε ε < 1 388 (G, d) (G, S, s) (1 + ε) 1 + ε ε < 1 P = NP 388 1 2 1 + ε ε < 1 P = NP 2258

3 3

k 2 t

k k

dir dir k 3

BHS-Ring-2 BHS-Ring-2 4 5 BHS-Ring-3 BHS-Ring-3

u u b 5 k, t k t

BHS-torus-33 w

w w 3 3

t t t < n/3 n t = n/3 1 V = {p 1, p 2,, p n } n X D v Π V X D x D X p i y i X Π y i y i S yi

x x x x x x x x x x x x x y x y x, y?? p i, p j y j = y i D x D

x x x y y x y?? t < n/3 t < c/2 c t c/2

G = (V, E) V E D x D X Π x D x D D D (D, v), v V D x D X R R x D x D G = (V, E) V E

t t t t t t

Z Z V V Z 2 V, Z Z, Z Z, Z Z

v v t t

t G D t t t t < n/3 t t t t t

t t t G D K(G, D) t < K(G, D)/2 t t < K(G, D) K(G, D)/2 1 t < K(G, D) X (G, D) K(G, D) X (G, D) t M(G, D, t) t t G D M(G, D, t) t + 1 t M(G, D, t)

T (G, D) = {t N M(G, D, t) t + 1} t (G, D) M(G, D, t) t G D t G, D t G = (V, E) N (v) v G G V (G) t A t v V, A N (v) t t G D A t t G, D t A G, D

v D v t D x D x X X D x D X x D v N (D) x D x D x D v / N (D) D t(v) + 1 x t(v) + 1 x x G D t (G, D) t t G D t t (G, D) X t < X t X 1 t t X (G, D) b v b D X (G, D) 2t + 1 G k 2t + 1 k 1

k D k k t + 1 k 1 k k k + 1 t + 1 X /2 1 t k k k k L k (G, D) G = (V, E) D V \ {D} = m i=1 L i, m N L 1 =N (D), L 2 ={v V \ L 1 : N (v) L 1 k} m 1 m 1 L m ={v V \ L j : N (v) L j k} j=1 k k G = (V, E) D V \ {D} = m i=1 L i, m N j=1 L 1 = N (D), v L i : N (v) i 1 j=1 L j k k k k k

k L V = m i=1 L i, m N u L h L L d 1 < d < h m N (u) d 1 j=1 L j k k k k L k L k k G D k N k G, D k G, D k k L k (G, D) k L V = m i=1 L i, m N 1 < d < h m u L h N (u) d 1 j=1 L j k L : V = L 1 L 2... {L d {u}} {L h \ {u}} L m = k k L k L k k k L : V = m i=1 L i v v L i { } d 1 i = d {1,..., m} N (v) L j k k j=1 m i=1 L i

k L k G D k L = {L 1,, L m }, L = {L 1,, L h} L 1 = L 1 i L i L i v, v L i v / L i v L i L i k K G D K(G, D) def. = {k N k L k (G, D)} G D t N t < K(G, D)/2 t 2t < K(G, D) (2t + 1) L 2t+1 (G, D) L 2t+1 (G, D) {L 1,..., L m } V V = m i=1 L i 1 i m v L i x D i v L 1 = N (D) x D u L i, 1 i h x D v L h+1 h j=1 L j N (v) 2t + 1 t + 1 v x D G D t K(G, D)/2 1 t < K(G, D)/2 t t t + 1 (G, D) (K(G, D) 1) (G, D)

D t + 1 players } 2t subsets v 1 v 2 v 2t K 2t } K(G, D) = t + 1 t

t D 2t 2 + 2t v 1,..., v 2t 2t N (D) t = K(G, D) 1 G v i {v 1,..., v 2t } M M = M A + M B M A : N (D) M B : B = {v 1,..., v 2t } \ {v i } T i = T N (D) N (v i ) D v i M A = N (D) N (v i ) \ T i = t + 1 T i v i B C B1 = {v B v t N (D) } C B2 = {v B v } C B = C B1 C B2 C B1 N (v j ) N (D), v j B C B 1 = T (N (D) \ N (v i)) = t T i T :t T :t C B2 t T i B N (v i ) N (D) v i t C B C B = C B1 C B2 C B1 + C B2 (t T i ) + (t T i ) = 2t 2 T i M B = 2t 1 C B = 2t 1 2t + 2 T i = 2 T i 1 M (1), (2), (3) M = M A + M B t + 1 T i + 2 T i 1 = = t + T i v i T i > 0 M t + 1 T i = 0 v i t + 1 N (D) (G, D)

t K(G, D)/2 1 K(G, D) 1 K(G, D) 1 G D t t G D t K(G, D) t t K(G, D) t s s (G, D) G L i i v L i i v t + 1 L 1,..., L i 1 v L i N (v) i 1 j=1 L j t + 1. (t + 1) G D (t + 1) G D t K(G, D) t K(G, D) G D t < X (G, D) G = (V, E) D σ = (v 1, v 2,...) V \ (N (D) D) δ(w i, v) v N (D) {v 1,..., v i 1 } σ i, j, 1 i < j V \ (N (D) D) δ(w i 1, v i ) δ(w i 1, v j )

X (G, D) = {δ(w i 1, v i ) i = 1, 2,...} X (G, D)/2 1 t < X (G, D). K(G, D) X (G, D) K(G, D) = X (G, D) σ = (v 1, v 2,...) {L 1 = N (D), L 2 = {v 1 }, L 3 = {v 2 },...} X (G, D) X (G, D) X (G, D) K(G, D) X (G, D) (1) t < X (G, D) K(G, D) (K(G, D) 1) K(G, D) X (G, D) X (G, D) < K(G, D) t < K(G, D) 1 K(G, D) X (G, D) K(G, D) m G D K(G, D) t X (G, D) t < X (G, D) (1)

m (G, D) (G, D, m) m m m L m (G, D) t K(G, D) K(G, D) < v V \(N (D) D) (v) = δ K(G, D) δ K(G, D)/2 1 t K(G, D) t t K(G, D) t /2 1 G K(G, D) = t + 1 t K(G, D) δ O( E ) O( E δ) X (G, D) O( V ( V + E )) <

t t T G = (V, E) G T = (V \ T, E ) G V \ T G D t t M(G, D, t) = K(G T : t T, D) G = (V, E) D t M(G, D, t) t + 1 ( ) M(G, D, t) t + 1 T V \ D t K(G T, D) t + 1 (t + 1) L t+1 (G T, D) = {L 1,..., L m } v t + 1 L t+1 (G T, D) v x D ( ) t t T G T x D m N L i = {v V \ T v i i {1,..., m} (L i ) m i=1 (t + 1) G T D L 1 = N (D) \ T L 2 = {v V \ T N (v) L 1 t + 1} t + 1 L k = {v V \ {T k 1 j=1 L j} : N (v) k 1 j=1 L j t + 1} L k+1 = {v V \ {T k L j } : N (v) j=1 k L j t + 1} k + 1 t + 1 T t j=1 T (G, D) = {t N M(G, D, t) t + 1}

T (G, D) t (G, D) = T (G, D) t M(G, D, t) t K(G T, D) t t = T (G, D) δ M(G, D, t) δ V \ (N (D) D) t G D t t A t A t G D t G, D t (G, D) M(G, D, t) = K(G T : t T, D) t t T G T (t + 1) (t + 1) V T = V \ (T {D}) L 1 = N G T (D), L i = {v V T \ i 1 j=1 L j : N G T (v) i 1 j=1 L j t + 1}, 2 i m

T H. D..... w A At most t neighbors in A B G A, B, T h N j h, L j = h i=1 L i V T h h N h 2 h = 1 G T D T h A = L i B = V T \ A (t + 1) i=1 w B, N G T (w) A t h i=1 L i V T B H = (N G T (w) A) H G T D B G A, B, T G G (u, v) E = {(u, v) u, v A T } H t G A T w B, N G T (w) H t t A t G D σ σ A w B σ G D x D = 0 T

σ T σ G D x D = 1 H σ H T, H G, G t H T D B G G σ, σ w B A t G D w 0 σ G σ G 1 A t t t G D G 1 G D t t t G D G t

G t < LP C(G, D) a t-locally resilient algorithm a t-locally resilient safe Ad-Hoc algorithm CPA is t-locally resilient (t T (G, D)) t < K(G, D)/2 t < X (G, D)/2 t < X (G, D)/2 t LP C(G, D) X (G, D) X (G, D) t t

n/3, n = V, D V T (G, D) T (G, D) D V M(G, D, t) n/3 ( ) t n/3 1, T (G, D) D V K(G, D) t t < n/3 n t = n/3 1

t < c/2 c t t t n > 3t t + 1

k k 2

k = 2 A B n = 3 k

O(n 2 ) O(1) O(n 2 ) O(n) O(1) O(1) O(n) O( n) O(1) O(n) O( n) O(n) A =< S, δ, s 0 > S s 0 halt δ : S C P S M C = {H, T } P = {present, notpresent} M = {left, right} heads 0.5 δ left right stay

M heads right left d n/2 n d (n d) 2 E d d n E 0 = 0 E n/2 = 1 + (1/2)E n/2 + (1/2)E n/2 2 E n/2 = 2 + E n/2 2. 1/2 d 1/4 d 1/4 E d = 1 + (1/2)E d + (1/4)E d 2 + (1/4)E d+2, d = 2, 4,..., n/2 2 d = n/2 n/2 d + 2 d E d d 4 E d = 2E d 2 E d 4 4.

E 0 = 0 E 4 = 2E 2 4. 2d n/2 E 2d = de 2 2d(d 1). a d, b d E 2d = a d E 2 4b d. E 2d = 2E 2d 2 E 2d 4 4 = 2 (a d 1 E 2 4b d 1 ) (a d 2 E 2 4b d 2 ) 4 = (2a d 1 a d 2 )E 2 4(2b d 1 b d 2 + 1), a d = 2a d 1 a d 2 b d = 2b d 1 b d 2 + 1 a 0 = b 0 = 0, a 1 = 1, b 1 = 0 a d = d b d = 1d + 1 2 2 d2 E 2d E 2 ( n ) 4 1 E n/2 = n 4 E 2 2 n 4 E n/2 2 = ( n ) ( n ) ( n ) 4 1 E 2 2 4 1 4 2, E 2 = n 2 E 2d = d(n 2d). d = Θ(n) n d

0 1 2 = 0 0 p 1 4 d n/2 n O(n) (2p(1 p))(1 2p(1 p)) i 1 1 i = (2p(1 p)) i=1 n n 2 ( n 1 2p(1 p) 1 ) + n 2 = n(1 p(1 p)) 2p(1 p) O(n) p 1 2 O(n) n

heads right n/2 left n/2 O( n) d n/2 n O(n) 2 n/2 n O(n) d > 0 n/2 + O(1) O( n) O( n) n/2 2 O(n) k heads dir = right dir = left 2 k heads dir

O(2 2k ) k d n/2 n ( ) n 2 O + 2 2 k 2 2k n Θ(n) n Ω( n) n k k 1 (k, n) = 1 k k f k n k (k, n) 1 k k

n k n k n k s 1,..., s h s 1 s h h = k f S = d 1,..., d h h = k f + 1 S = d 1,..., d h 1 = s 1 + s h, s 2,..., s h 1 (k, n) 1 k k S R S S S R n lexi(somesequence) somesequence m = k f O(k n) n (k, n) 1 k k f (k 1) 2n

forward lexi(string) reverse lexi(string R ) x y x = y x x y x y s 1,..., s h S = d 1,..., d m = s 1,..., s h S = d 1,..., d m = s 1 + s h, s 2,..., s h 1 (S) k n n n k 3k S R S S R S R = Q q + d γ,..., d 1,

Q q q Q + d γ,..., d 1 γ < Q Q 3k S d 1, d 2,..., d 3k S R S Q S R S R Q q + d γ,..., d 1 γ < Q (Q) O(k n) k (k, n) 1 k k f (k 1) O(kn) m = k f A δ 1,..., δ m m f m i=1 δ i = n S(a) 3k a 3 S R (a) S(a) A R A 3k S R (a) = (A R ) ρ + d γ,..., d 1 = (δ m,..., δ 1 ) ρ + d γ,..., d 1. (A R ) ρ ρ A R + d γ,..., d 1 γ < m A R A R k (k, n) = 1 k k A R A R 5 Q 5 z z S R

z S R 5 S 3k O(k n) O(kn) 5 O(kn) O(kn) S R k n k k

t n t n S 1 = S 2 = S 3 = r = 0 n S = (s 1,..., s h ) S = d 1,..., d m = s 1,..., s h S = d 1,..., d m = s 1 + s h,..., s h 1 t = 0 MeetingP oint(s) t n t S 1 = S 2 S 2 = S 3 S 3 = S S 1 = S 2 = S 3 n r = r + 1 3

O(k n) n (k, n) = 1 k k f (k 1) O(kn) n n n n k + 2 O(kn) k n n k u u n k n n k 1

r = 0 r k r S = (d 1,..., d k r ) n ˆn k r i=1 d i S 2ˆn r r + 1 3 S LMR S t = 0 S LMR t 2ˆn t k 1 < v < k r = r + 1 3 3ˆn 2 a n r 0 r k 1 τ a τ r 1 a S S f r f + 1 O(k n) k (k, n) = 1 k k f (k 1) O(k 2 n)

f k 1 f + 1 r f a r f + 1 t 0 a r f + 1 f a n r f + 1 ˆn = n a f f k 1 k k(n 1) O(k 2 n) k n 1 O(k n) n k O(n) O( n) O(n k) O( k) n O(n) O(k n) k O(k n) O(k n) n O(k n) O(k n) k O(k 2 n) O(k n) n Θ( n) O( n)

n 1 f : V V O( n) n

τ L 1, L 2 l n D 1 n O(n + l) n Ω(n + l) Θ(D l) n Ω(n + D l) O(D D l)

u s(u) 1 s(u) 0 u s(u) u 1 s(u) k n n k O(k 2n )

5 5