]> mj.ucw.cz Git - saga.git/blobdiff - notation.tex
Minor improvements.
[saga.git] / notation.tex
index 8693a5d541655030d5cdaa7351c550020adb77e8..bebbe7283a9f33792ad9179bb9efc28c54f855a0 100644 (file)
@@ -37,7 +37,7 @@
 \n{$G/e$}{multigraph contraction \[contract]}
 \n{$G.e$}{simple graph contraction \[simpcont]}
 \n{$G/X$, $G.X$}{contraction by a~set $X$ of vertices or edges \[setcont]}
-\n{$f[X]$}{function applied to a set: $f[X]:=\{ f(x) ; x\in X \}$}
+\n{$f[X]$}{function applied to a set: $f[X]:=\{ f(x) \mid x\in X \}$}
 \n{$f[e]$}{as edges are two-element sets, $f[e]$ maps both endpoints of an edge~$e$}
 \n{$\varrho({\cal C})$}{edge density of a graph class~$\cal C$ \[density]}
 \n{$\deg_G(v)$}{degree of vertex~$v$ in graph~$G$; we omit $G$ if it is clear from context}
@@ -46,8 +46,8 @@
 \n{$\log n$}{a binary logarithm of the number~$n$}
 \n{$f^{(i)}$}{function~$f$ iterated $i$~times: $f^{(0)}(x):=x$, $f^{(i+1)}(x):=f(f^{(i)}(x))$}
 \n{$2\tower n$}{the tower function (iterated exponential): $2\tower 0:=1$, $2\tower (n+1):=2^{2\tower n}$}
-\n{$\log^* n$}{the iterated logarithm: $\log^*n := \min\{i: \log^{(i)}n \le 1\}$; the inverse of~$2\tower n$}
-\n{$\beta(m,n)$}{$\beta(m,n) := \min\{i: \log^{(i)}n \le m/n \}$ \[itjarthm]}
+\n{$\log^* n$}{the iterated logarithm: $\log^*n := \min\{i \mid \log^{(i)}n \le 1\}$; the inverse of~$2\tower n$}
+\n{$\beta(m,n)$}{$\beta(m,n) := \min\{i \mid \log^{(i)}n \le m/n \}$ \[itjarthm]}
 \n{$W$}{word size of the RAM \[wordsize]}
 \n{$\(x)$}{number~$x\in{\bb N}$ written in binary \[bitnota]}
 \n{$\(x)_b$}{$\(x)$ zero-padded to exactly $b$ bits \[bitnota]}
@@ -89,8 +89,8 @@
 \n{$D(m,n)$}{Decision tree complexity of MSF \[decdef]}
 \n{$A(x,y)$}{The Ackermann's function \[ackerdef]}
 \n{$A(x)$}{The diagonal Ackermann's function \[ackerdef]}
-\n{$a(x,n)$}{The inverse of the $x$-th row of the Ackermann's function \[ackerinv]}
-\n{$a(n)$}{The diagonal inverse of the Ackermann's function \[ackerinv]}
+\n{$\lambda_i(n)$}{The inverse of the $i$-th row of the Ackermann's function \[ackerinv]}
+\n{$\alpha(n)$}{The diagonal inverse of the Ackermann's function \[ackerinv]}
 \n{$\alpha(m,n)$}{$\alpha(m,n) := \min\{ x\ge 1 \mid A(x,4\lceil m/n\rceil) > \log n \}$ \[ackerinv]}
 }
 
@@ -120,7 +120,7 @@ produces a multigraph $G/e=(V',E',M')$ such that:
 $$\eqalign{
 V' &= (V(G) \setminus \{x,y\}) \cup \{v_e\},\quad\hbox{where $v_e$ is a new vertex,}\cr
 E' &= E(G) - \{e\},\cr
-M'(f) &= \{ m(v) ; v\in M(f) \} \quad\hbox{for every $f=\in E'$, and}\cr
+M'(f) &= \{ m(v) \mid v\in M(f) \} \quad\hbox{for every $f=\in E'$, and}\cr
 m(x) &= \cases{v_e & \hbox{for $v=x,y,$}\cr v & \hbox{otherwise.}} \cr
 }$$
 
@@ -132,7 +132,7 @@ Let $G=(V,E)$ a simple graph and $e=xy$ its edge. \df{(Simple graph) contraction
 produces a graph $G.e=(V',E')$ such that:
 $$\eqalign{
 V' &= (V(G) \setminus \{x,y\}) \cup \{v_e\},\quad\hbox{where $v_e$ is a new vertex,}\cr
-E' &= \{ \{m(x),m(y)\} ; xy\in E \land m(x)\ne m(y) \},\cr
+E' &= \{ \{m(x),m(y)\} \mid xy\in E \land m(x)\ne m(y) \},\cr
 m(x) &= \cases{v_e & \hbox{for $v=x,y,$}\cr v & \hbox{otherwise.}} \cr
 }$$
 
@@ -146,7 +146,7 @@ where $U^*$ is the complete graph on~$U$. Similarly for $G.F$ and $G.U$.
 
 %--------------------------------------------------------------------------------
 
-\section{Ackermann's function and its inverse}\id{ackersec}%
+\section{Ackermann's function and its inverses}\id{ackersec}%
 
 The Ackermann's function is an~extremely quickly growing function which has been
 introduced by Ackermann \cite{ackermann:function} in the context of
@@ -163,7 +163,10 @@ related to the topic of our study.
 
 Various sources differ in the exact definition of both the Ackermann's
 function and its inverse, but most of the differences are in factors that
-are negligible in the light of the giant asymptotic growth of the function.
+are negligible in the light of the giant asymptotic growth of the function.\foot{%
+To quote Pettie \cite{pettie:onlineverify}: ``In the field of algorithms \& complexity,
+Ackermann's function is rarely defined the same way twice. We would not presume to buck
+such a~well-established precedent. Here is a~slight variant.''}
 We will use the definition by double recursion given by Tarjan \cite{tarjan:setunion},
 which is predominant in the literature on graph algorithms:
 
@@ -196,22 +199,22 @@ A(4,3) &= A(3,A(4,2)) = A(3,4) = A(2,A(3,3)) = A(2,A(2,A(3,2))) = \cr
 Three functions related to the inverse of the function~$A$ are usually considered:
 
 \defn\id{ackerinv}%
-The \df{row inverse} $a(x,y)$ of the Ackermann's function is defined by:
+The \df{$i$-th row inverse} $\lambda_i(n)$ of the Ackermann's function is defined by:
 $$
-a(x,n) := \min\{ y \mid A(x,y) > \log n \}.
+\lambda_i(n) := \min\{ y \mid A(i,y) > \log n \}.
 $$
-The \df{diagonal inverse} $a(n)$ is defined by:
+The \df{diagonal inverse} $\alpha(n)$ is defined by:
 $$
-a(n) := \min\{ x \mid A(x) > \log n \}.
+\alpha(n) := \min\{ x \mid A(x) > \log n \}.
 $$
-The \df{alpha function} $\alpha(m,n)$ is defined for $m\ge n$ by:
+The two-parameter \df{alpha function} $\alpha(m,n)$ is defined for $m\ge n$ by:
 $$
 \alpha(m,n) :=  \min\{ x\ge 1 \mid A(x,4\lceil m/n\rceil) > \log n \}.
 $$
 
 \example
-$a(1,n) = \O(\log\log n)$, $a(2,n) = \O(\log^* n)$, $a(3,n)$ grows even slower
-and $a(n)$ is asymptotically smaller than $a(x,n)$ for any fixed~$x$.
+$\lambda_1(n) = \O(\log\log n)$, $\lambda_2(n) = \O(\log^* n)$, $\lambda_3(n)$ grows even slower
+and $\alpha(n)$ is asymptotically smaller than $\lambda_i(n)$ for any fixed~$i$.
 
 \obs
 It is easy to verify that all the rows are strictly increasing and so are all
@@ -220,7 +223,7 @@ $\alpha(m,n)$ is maximized at $m=n$. So $\alpha(m,n) \le 3$ when $\log n < A(3,4
 which covers all values of~$m$ that are likely to occur in practice.
 
 \lemma
-$\alpha(m,n) \le a(n)+1$.
+$\alpha(m,n) \le \alpha(n)+1$.
 
 \proof
 $A(x,4\lceil m/n\rceil) \ge A(x,4) = A(x-1,A(x,3)) \ge A(x-1,x-1)$, so $A(x,4\lceil m/n\rceil)$
@@ -228,11 +231,11 @@ rises above $\log n$ no later than $A(x-1,x-1)$ does.
 \qed
 
 \lemma\id{alphaconst}%
-When $k$~is a~fixed constant and $m\ge n\cdot a(k,n)$, then $\alpha(m,n) \le k$.
+When $i$~is a~fixed constant and $m\ge n\cdot \lambda_i(n)$, then $\alpha(m,n) \le i$.
 
 \proof
-The choice of~$m$ guarantees that $A(x,4\lceil m/n\rceil) \ge A(x,a(k,n))$, which
-is greater than $\log n$ for all $x \ge k$.
+The choice of~$m$ guarantees that $A(x,4\lceil m/n\rceil) \ge A(x,\lambda_i(n))$, which
+is greater than $\log n$ for all $x \ge i$.
 \qed
 
 \endpart