The many-to-one stable matching problem provides the fundamental abstraction of several real-world matching markets such as school choice and hospital-resident allocation. The agents on both sides are often referred to as residents and hospitals. The classical setup assumes that the agents rank the opposite side and that the capacities of the hospitals are fixed. It is known that increasing the capacity of a single hospital improves the residents' final allocation. On the other hand, reducing the capacity of a single hospital deteriorates the residents' allocation. In this work, we study the computational complexity of finding the optimal variation of hospitals' capacities that leads to the best outcome for the residents, subject to stability and a capacity variation constraint. First, we show that the decision problem of finding the optimal capacity expansion is NP-complete and the corresponding optimization problem is inapproximable within a certain factor. This result holds under strict and complete preferences, and even if we allocate extra capacities to disjoint sets of hospitals. Second, we obtain analogous computational complexity results for the problem of capacity reduction. Finally, we study the variants of these problems when the goal is to maximize the size of the final matching under incomplete preference lists.


翻译:许多对一个稳定的匹配问题提供了学校选择和医院居民分配等几个现实世界匹配市场的基本抽象性。双方的代理商通常被称为居民和医院。典型的设置假设代理商排在相反的一边,医院的能力是固定的。众所周知,提高单一医院的能力可以改善居民的最终分配。另一方面,降低单一医院的能力会恶化居民的分配。在这项工作中,我们研究了寻找医院能力的最佳变化的计算复杂性,这种变化导致居民获得最佳结果,但需服从稳定和能力变化的限制。首先,我们表明,找到最佳能力扩张的决定问题是完全的,相应的优化问题在某些因素中是不能解决的。这导致严格和完全的偏好,即使我们分配额外能力来分散医院。第二,我们在降低能力问题上获得类似的计算复杂性结果。最后,我们研究这些问题的变式,因为目标是在不完全的优惠清单下实现最终匹配的最大规模。

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