We establish relations between two properties of bipartite graphs: expansion and dynamic matching. The latter is defined as follows. In a bipartite graph $G$, left nodes represent clients and right nodes represent servers. Clients can be active or idle and they can switch between the two states. When a client becomes active a neighbor server has to be assigned to it in an online manner, and when a client becomes idle the assigned neighbor is released. $G$ has dynamic matching up to $K$ with load $r$ if assignments can always be made so that no server is ever assigned to more than $r$ clients, assuming that at most $K$ clients can be active at any given moment. A bipartite graph is a $(K, \gamma)$ expander if any subset $S$ of left nodes with size at most $K$ has at least $\gamma \cdot \# S$ neighbors. Feldman, Friedman and Pippenger (SIAM J Discrete Math., 1988] have shown that any $(K,1)$ expander has dynamic matching up to $K$ with load $3$. If we replace every right node by 3 clones, we get matching with load $1$, i.e.,\ standard matching. Unfortunately their matching algorithm is slow, running in time $\exp(K \cdot \log N)$. Our main result is that any $(2K+1, 2D/3 + 2)$ expander has dynamic matching up to $K$ with load $O(\log N)$ and a much faster matching with runtime $poly(\log N, D)$ ($N$ is the number of left nodes, and $D$ is the left degree). Even though the expansion factor and the load are larger than in [FFP88], expanders as required in our result can be constructed explicitly with good parameters for applications. Our result gives for the first time a solution to the main open problem in [FFP88]. We give two applications. The first one is in the area of non-blocking networks, and the second one is about one-probe storage schemes for dynamic sets.


翻译:我们建立双部分图的两个属性之间的关系:扩展和动态匹配。 后者定义如下。 在双部分图中, 左节点代表着 G$, 左节点代表着客户和右节点代表着服务器。 客户可以是活动或闲置的, 它们可以在两个州之间转换。 当客户开始活动时, 需要以在线方式指派邻居服务器, 当客户闲置时, 将会释放指定的邻居。 $G$ 具有动态匹配价值, 如果任务总是可以完成的话, 则会将美元与美元匹配在一起。 如果双节点图显示最多能让客户在任何特定时刻使用 $2 美元 。 双节点图显示( K,\ gamma) 左节点的端服务器至少需要$\ cdddd; 左端、 Friedman 和 Pippenger (IM JDSreate Matter) 的匹配金额, 则显示任何美元( K, 1美元 美元 美元) 和 美元 美元 美元 的自动匹配 。

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