We present an algorithm for the maximum matching problem in dynamic (insertion-deletions) streams with *asymptotically optimal* space complexity: for any $n$-vertex graph, our algorithm with high probability outputs an $\alpha$-approximate matching in a single pass using $O(n^2/\alpha^3)$ bits of space. A long line of work on the dynamic streaming matching problem has reduced the gap between space upper and lower bounds first to $n^{o(1)}$ factors [Assadi-Khanna-Li-Yaroslavtsev; SODA 2016] and subsequently to $\text{polylog}{(n)}$ factors [Dark-Konrad; CCC 2020]. Our upper bound now matches the Dark-Konrad lower bound up to $O(1)$ factors, thus completing this research direction. Our approach consists of two main steps: we first (provably) identify a family of graphs, similar to the instances used in prior work to establish the lower bounds for this problem, as the only "hard" instances to focus on. These graphs include an induced subgraph which is both sparse and contains a large matching. We then design a dynamic streaming algorithm for this family of graphs which is more efficient than prior work. The key to this efficiency is a novel sketching method, which bypasses the typical loss of $\text{polylog}{(n)}$-factors in space compared to standard $L_0$-sampling primitives, and can be of independent interest in designing optimal algorithms for other streaming problems.


翻译:我们为动态( 插入- 删除) 流中的最大匹配问题提供了一种算法, 其空间复杂度为 asymptototop* 空间复杂度 : 对于任何 $n 的顶点图, 我们的高概率算法输出为$\ alpha$- 近似匹配, 使用 $O( \\\\ ALpha}3) 位元空间。 动态流匹配问题的一长行将空间上下界之间的距离缩小到 $@ o(1)} 。 我们的方法由两个主要步骤组成: 我们首先( 可以( ) 确定一个图表的类别, 类似于先前工作中用来确定这一问题下界的 美元 ; SODO 2016] 和 $\ textle/ pollylog { (n) } 系数。 我们高概率的算法将“ orliverallog_ } ( labliveralvalue) 和 labal lax labs lax 的亚程中, 我们只能选择一个更高级的缩缩缩的缩缩算方法。

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