We study stable matchings that are robust to preference changes in the two-sided stable matching setting of Gale and Shapley[GS62]. Given two instances $A$ and $B$ on the same set of agents, a matching is said to be robust if it is stable under both instances. While prior work has considered the case where a single agent changes preferences between $A$ and $B$, we allow multiple agents on both sides to update their preferences and ask whether three central properties of stable matchings extend to robust stable matchings: (i) Can a robust stable matching be found in polynomial time? (ii) Does the set of robust stable matchings form a lattice? (iii) Is the fractional robust stable matching polytope integral? We show that all three properties hold when any number of agents on one side change preferences, as long as at most one agent on the other side does. For the case where two or more agents on both sides change preferences, we construct examples showing that both the lattice structure and polyhedral integrality fail-identifying this setting as a sharp threshold. We also present an XP-time algorithm for the general case, which implies a polynomial-time algorithm when the number of agents with changing preferences is constant. While these results establish the tractability of these regimes, closing the complexity gap in the fully general setting remains an interesting open question.


翻译:我们在Gale和Shapley[GS62]提出的双边稳定匹配框架中,研究对偏好变化具有鲁棒性的稳定匹配。给定同一组参与者上的两个实例$A$和$B$,若某个匹配在两个实例下均保持稳定,则称该匹配具有鲁棒性。现有研究仅考虑单个参与者在$A$与$B$之间改变偏好的情形,而本文允许双侧多个参与者更新其偏好,并探究稳定匹配的三个核心性质能否拓展至鲁棒稳定匹配:(i)能否在多项式时间内找到鲁棒稳定匹配?(ii)鲁棒稳定匹配集合是否构成格结构?(iii)分数鲁棒稳定匹配多面体是否具有整性?我们证明当单侧任意数量参与者改变偏好、且另一侧至多一名参与者改变偏好时,上述三个性质均成立。对于双侧各有两个及以上参与者改变偏好的情形,我们通过构造反例证明格结构与多面体整性均不成立——这标识出该情形构成一个尖锐的阈值。我们还提出适用于一般情况的XP时间算法,该算法在偏好变化的参与者数量恒定时可退化为多项式时间算法。尽管这些结果确立了相关机制的可处理性,但在完全一般性设定下闭合复杂性缺口仍是值得探索的开放问题。

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