In this paper we present improved bounds for approximating maximum matchings in bipartite graphs in the streaming model. First, we consider the question of how well maximum matching can be approximated in a single pass over the input using $\tilde O(n)$ space, where $n$ is the number of vertices in the input graph. Two natural variants of this problem have been considered in the literature: (1) the edge arrival setting, where edges arrive in the stream and (2) the vertex arrival setting, where vertices on one side of the graph arrive in the stream together with all their incident edges. The latter setting has also been studied extensively in the context of online algorithms, where each arriving vertex has to either be matched irrevocably or discarded upon arrival. In the online setting, the celebrated algorithm of Karp-Vazirani-Vazirani achieves a $1-1/e$ approximation. Despite the fact that the streaming model is less restrictive in that the algorithm is not constrained to match vertices irrevocably upon arrival, the best known approximation in the streaming model with vertex arrivals and $\tilde O(n)$ space is the same factor of $1-1/e$. We show that no single pass streaming algorithm that uses $\tilde O(n)$ space can achieve a better than $1-1/e$ approximation to maximum matching, even in the vertex arrival setting. This leads to the striking conclusion that no single pass streaming algorithm can do better than online algorithms unless it uses significantly more than $\tilde O(n)$ space. Additionally, our bound yields the best known impossibility result for approximating matchings in the edge arrival model. We also give a simple algorithm that achieves approximation ratio $1-e^{-k}k^{k-1}/(k-1)!=1-\frac1{\sqrt{2\pi k}}+o(1/k)$ in $k$ passes in the vertex arrival model using linear space, improving upon previously best known convergence.


翻译:在本文中, 我们在流动模型中的双叶平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面。 首先, 我们考虑如何在使用 $\ tilde O( n) 空间, 其中美元是输入图中的顶点数字, 这个问题的两个自然变体在文献中得到了考虑:(1) 边缘抵达设置, 边端在流中到达, (2) 顶端到达设置, 图形一方的顶端平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面。 在在线设置中, Karp- Vazirani- Vazirani 所庆祝的模型可以达到 $-1/ e$ 近平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面平面。

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