The Boolean Hidden Matching (BHM) problem, introduced in a seminal paper of Gavinsky et. al. [STOC'07], has played an important role in the streaming lower bounds for graph problems such as triangle and subgraph counting, maximum matching, MAX-CUT, Schatten $p$-norm approximation, maximum acyclic subgraph, testing bipartiteness, $k$-connectivity, and cycle-freeness. The one-way communication complexity of the Boolean Hidden Matching problem on a universe of size $n$ is $\Theta(\sqrt{n})$, resulting in $\Omega(\sqrt{n})$ lower bounds for constant factor approximations to several of the aforementioned graph problems. The related (and, in fact, more general) Boolean Hidden Hypermatching (BHH) problem introduced by Verbin and Yu [SODA'11] provides an approach to proving higher lower bounds of $\Omega(n^{1-1/t})$ for integer $t\geq 2$. Reductions based on Boolean Hidden Hypermatching generate distributions on graphs with connected components of diameter about $t$, and basically show that long range exploration is hard in the streaming model of computation with adversarial arrivals. In this paper we introduce a natural variant of the BHM problem, called noisy BHM (and its natural noisy BHH variant), that we use to obtain higher than $\Omega(\sqrt{n})$ lower bounds for approximating several of the aforementioned problems in graph streams when the input graphs consist only of components of diameter bounded by a fixed constant. We also use the noisy BHM problem to show that the problem of classifying whether an underlying graph is isomorphic to a complete binary tree in insertion-only streams requires $\Omega(n)$ space, which seems challenging to show using BHM or BHH alone.


翻译:位于 Gavinsky 等人( STOC'07 ) 的初级纸张中引入的 Boolean 隐藏匹配问题( BHM) 问题在以下图表问题的下线流中扮演了重要角色: 三角和子线计数、 最大匹配、 MAX- CUT、 Schatten $- 诺姆近球、 最大环球子图、 测试双叶、 美元- 连通性、 周期自由。 布林 隐藏匹配问题的单向通信复杂性( 美元) 范围为$( Theta ( sqrt{n}) 美元( 更高) 美元( 美元), 导致 美元( sqrt{n} ) 和 美元( 美元) 恒定系数的下限( 美元) 。 在 Verbin 和 Yu[ SO [ SODO'11] 的模型中引入的Bloelean hold 问题, 在Oral- breal deal developmental developmentalal 中, 在Bral demoalalal deal deal dealalal 上显示Bq dreal demodal demas mal 。

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