Kemeny constant, defined as the expected hitting time of random walks from a source node to a randomly chosen target node, is a fundamental metric in graph data management with many real-world applications. However, computing it exactly on large graphs is highly challenging, as it requires inverting large graph matrices. Existing solutions mainly rely on approximate random-walk-based methods, which still need large sample sizes and lack strong theoretical guarantees. In this paper, we propose a new approach for approximating the Kemeny constant via 2-forest sampling. We first derive an unbiased estimator expressed through spanning trees by introducing a path mapping technique that establishes a direct correspondence between spanning trees and certain classes of 2-forests. Compared to random walk-based estimators, 2-forest-based estimators yield leads to a better theoretical bound. We further design efficient algorithms to sample and traverse spanning trees, leveraging data structures such as the Binary Indexed Tree (BIT) for optimization. Our theoretical analysis shows that the Kemeny constant can be approximated with relative error $ε$ in $O\left(\frac{Δ^2\bar{d}^2}{ε^2}(τ+ n\min(\log n, Δ))\right)$ time, where $τ$ is the tree-sampling time, $\bar{d}$ is the average degree, and $Δ$ is the graph diameter. This complexity is near-linear in practice. Moreover, existing methods largely target static graphs and lack efficient mechanisms for dynamic updates. To address this, we propose two sample maintenance strategies that partially update samples while preserving accuracy on dynamic graphs. Extensive experiments on 10 large real-world datasets demonstrate that our method consistently outperforms state-of-the-art approaches in both efficiency and accuracy on static and dynamic graphs.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
43+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员