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P2 A Near-Optimal Parallel Algorithm for Joining Binary Relations

连接二元关系的近优并行算法
LMCS vol.Volume 18, Issue 22022匹配度 1/10 · 该论文研究 MPC 模型下二元关系自然连接的并行算法与下界匹配,属于数据库理论/并行算法方向,与用户关注的 PL 与 AI 交叉、静态分析、浮点程序分析、贝叶斯程序分析及 LLM/Agent 等核心方向几乎没有直接关联。引用 3 inbox
Bas Ketsman, Dan Suciu, Yufei Tao
crossref: 2026-09-10

AI 速览

一句话:提出 MPC 模型下连接二元关系的常数轮近优并行算法,负载达到已知下界(至多 polylog 因子)。

本文研究大规模并行计算(MPC)模型中,如何高效计算每条输入关系仅含两个属性的自然连接。作者提出一个常数轮算法,其负载为 Õ(m/p^{1/ρ}),其中 m 为输入关系总大小,p 为机器数,ρ 为连接的分数边覆盖数,该负载与已知下界仅差 polylog 因子。算法核心是一个新的“孤立笛卡尔积定理”,揭示了问题的数学结构。该结果还表明,子图枚举问题(报告所有常数大小子图模式的出现)在 MPC 模型中可近似最优解决。

问题
在 MPC 模型中,计算二元自然连接的并行算法负载能否达到理论下界?
方法
提出常数轮算法,基于新证明的孤立笛卡尔积定理来分配计算负载并控制各机器负载。
评估
通过将负载 Õ(m/p^{1/ρ}) 与已知下界比较,并将结果推广到子图枚举问题,证明其近似最优性。
原文摘要(Abstract)

We present a constant-round algorithm in the massively parallel computation (MPC) model for evaluating a natural join where every input relation has two attributes. Our algorithm achieves a load of $\tilde{O}(m/p^{1/\rho})$ where $m$ is the total size of the input relations, $p$ is the number of machines, $\rho$ is the join's fractional edge covering number, and $\tilde{O}(.)$ hides a polylogarithmic factor. The load matches a known lower bound up to a polylogarithmic factor. At the core of the proposed algorithm is a new theorem (which we name the "isolated cartesian product theorem") that provides fresh insight into the problem's mathematical structure. Our result implies that the subgraph enumeration problem, where the goal is to report all the occurrences of a constant-sized subgraph pattern, can be settled optimally (up to a polylogarithmic factor) in the MPC model.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@article{paperbot1705,
  title = {A Near-Optimal Parallel Algorithm for Joining Binary Relations},
  author = {Bas Ketsman and Dan Suciu and Yufei Tao},
  journal = {Logical Methods in Computer Science},
  volume = {Volume 18, Issue 2},
  year = {2022},
  doi = {10.46298/lmcs-18(2:6)2022}
}