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Constant-Depth Sorting Networks
Indexado
Scopus SCOPUS_ID:85147550182
DOI 10.4230/LIPICS.ITCS.2023.43
Año 2023
Tipo

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



In this paper, we address sorting networks that are constructed from comparators of arity k > 2. I.e., in our setting the arity of the comparators - or, in other words, the number of inputs that can be sorted at the unit cost - is a parameter. We study its relationship with two other parameters - n, the number of inputs, and d, the depth. This model received considerable attention. Partly, its motivation is to better understand the structure of sorting networks. In particular, sorting networks with large arity are related to recursive constructions of ordinary sorting networks. Additionally, studies of this model have natural correspondence with a recent line of work on constructing circuits for majority functions from majority gates of lower fan-in. Motivated by these questions, we initiate the studies of lower bounds for constant-depth sorting networks. More precisely, we consider sorting networks of constant depth d and estimate the minimal k for which there is such a network with comparators of arity k. We prove tight lower bounds for d ≤ 4. More precisely, for depths d = 1, 2 we observe that k = n. For d = 3 we show that k = ⌈n2 ⌉. As our main result, we show that for d = 4 the minimal arity becomes sublinear: k = Θ(n2/3). This contrasts with the case of majority circuits, in which k = O(n2/3) is achievable already for depth d = 3. To prove these results, we develop a new combinatorial technique based on the notion of access to cells of a sorting network.

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Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Dobrokhotova-Maikova, Natalia Mujer Yandex LLC - Rusia
2 Kozachinskiy, Alexander Hombre Pontificia Universidad Católica de Chile - Chile
Instituto Milenio Fundamentos de los Datos - Chile
3 Podolskii, Vladimir Hombre Courant Institute of Mathematical Sciences - Estados Unidos
Steklov Mathematical Institute of RAS - Rusia

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Financiamiento



Fuente
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
National Center for Artificial Intelligence CENIA

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Agradecimientos



Agradecimiento
Funding Alexander Kozachinskiy: the author is funded by ANID – Millennium Science Initiative Program – Code ICN17002, and the National Center for Artificial Intelligence CENIA FB210017, Basal ANID.

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