We study two-pass streaming algorithms for Maximum Bipartite Matching (MBM). All known two-pass streaming algorithms for MBM operate in a similar fashion: They compute a maximal matching in the first pass and find 3-augmenting paths in the second in order to augment the matching found in the first pass. Our aim is to explore the limitations of this approach and to determine whether current techniques can be used to further improve the state-of-the-art algorithms. We give the following results: We show that every two-pass streaming algorithm that solely computes a maximal matching in the first pass and outputs a $(2/3+\epsilon)$-approximation requires $n^{1+\Omega(\frac{1}{\log \log n})}$ space, for every $\epsilon > 0$, where $n$ is the number of vertices of the input graph. This result is obtained by extending the Ruzsa-Szemer\'{e}di graph construction of [GKK, SODA'12] so as to ensure that the resulting graph has a close to perfect matching, the key property needed in our construction. This result may be of independent interest. Furthermore, we combine the two main techniques, i.e., subsampling followed by the Greedy matching algorithm [Konrad, MFCS'18] which gives a $2-\sqrt{2} \approx 0.5857$-approximation, and the computation of \emph{degree-bounded semi-matchings} [EHM, ICDMW'16][KT, APPROX'17] which gives a $\frac{1}{2} + \frac{1}{12} \approx 0.5833$-approximation, and obtain a meta-algorithm that yields Konrad's and Esfandiari et al.'s algorithms as special cases. This unifies two strands of research. By optimizing parameters, we discover that Konrad's algorithm is optimal for the implied class of algorithms and, perhaps surprisingly, that there is a second optimal algorithm. We show that the analysis of our meta-algorithm is best possible. Our results imply that further improvements, if possible, require new techniques.


翻译:我们为最大双伙伴匹配(MBM) 研究了双球流算法。 所有已知的双球流算法都以类似的方式运行 : 它们计算第一个通路的最大匹配值, 并在第二个通路找到 3 亮度路径, 以扩大第一个通路中发现的匹配值。 我们的目的是探索这个方法的局限性, 并确定当前技术是否可以用来进一步改进最先进的算法 。 我们给出了以下结果 : 我们显示每个只计算第一个通路最高匹配值的双球流算法, 一个最高流算法 。

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