The Exact Matching problem asks whether a bipartite graph with edges colored red and blue admits a perfect matching with exactly $t$ red edges. Introduced by Papadimitriou and Yannakakis in 1982, the problem has resisted deterministic polynomial-time algorithms for over four decades, despite admitting a randomized solution via the Schwartz-Zippel lemma since 1987. We establish the Affine-Slice Nonvanishing Theorem (ASNC) for all bipartite braces: a Vandermonde-weighted determinant polynomial is nonzero whenever the exact-$t$ fiber is nonempty. This yields a deterministic $O(n^6)$ algorithm for Exact Matching on all bipartite graphs via the tight-cut decomposition into brace blocks. The proof proceeds by structural induction on McCuaig's brace decomposition. We handle the McCuaig exceptional families via a parity-resolved cylindric-network positivity argument, the replacement determinant algebra, and the narrow-extension cases (KA, $J3 \to D1$). For the superfluous-edge step, we introduce two closure tools: a matching-induced Two-extra Hall theorem that resolves the rank-$(m-2)$ branch via projective-collapse contradiction, and a distinguished-state $q$-circuit lemma that eliminates the rank-$(m-1)$ branch entirely by showing that any minimal dependent set containing the superfluous state forces rank $m-2$. A Lean 4 formalization accompanies the paper. The formalization reduces the main theorem to eight explicit hypotheses corresponding to results proved here and in McCuaig (2001), with all algebraic tools, the induction skeleton, and the combinatorial infrastructure fully machine-checked.


翻译:精确匹配问题要求判定:给定一个边被染成红色和蓝色的二分图,是否存在恰好包含$t$条红边的完美匹配。该问题由Papadimitriou和Yannakakis于1982年提出,尽管自1987年起已通过Schwartz-Zippel引理获得随机化解法,但四十多年来一直缺乏确定性多项式时间算法。我们为所有二分支撑图建立了仿射切片非消失定理:当精确$t$边纤维非空时,Vandermonde加权行列式多项式非零。这通过将二分图紧割分解为支撑图块,为所有二分图上的精确匹配问题给出了确定性$O(n^6)$算法。证明过程沿McCuaig支撑图分解进行结构归纳。我们通过奇偶性解析的圆柱网络正性论证、替换行列式代数以及窄扩张情形(KA, $J3 \to D1$)处理McCuaig例外族。对于多余边步骤,我们引入两种闭包工具:匹配诱导的双额外Hall定理,通过射影坍缩矛盾解决秩$(m-2)$分支;以及区分态$q$-电路引理,通过证明包含多余态的任何极小相关集必然迫使秩为$m-2$,完全消除秩$(m-1)$分支。论文附有Lean 4形式化验证。该形式化将主定理归约为八个显式假设,这些假设对应本文及McCuaig(2001年)中证明的结果,所有代数工具、归纳框架和组合基础设施均经过完全机器检验。

0
下载
关闭预览

相关内容

二分图又称作二部图,是图论中的一种特殊模型。 设G=(V,E)是一个无向图,如果顶点V可分割为两个互不相交的子集(A,B),并且图中的每条边(i,j)所关联的两个顶点i和j分别属于这两个不同的顶点集(i in A,j in B),则称图G为一个二分图。
基于深度学习的图像匹配:方法、应用与挑战
专知会员服务
24+阅读 · 2024年7月19日
《武器目标分配问题:精确和近似解法算法》
专知会员服务
85+阅读 · 2024年6月22日
北大邹磊:图数据库中的子图匹配算法
专知会员服务
21+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年9月22日
【AAAI2021】基于图神经网络的文本语义匹配算法
专知会员服务
50+阅读 · 2021年1月30日
综述 | 图像配准 Image registration
计算机视觉life
19+阅读 · 2019年9月12日
重磅发布:基于 PyTorch 的深度文本匹配工具 MatchZoo-py
中国科学院网络数据重点实验室
16+阅读 · 2019年8月26日
深度学习应用在图像匹配的效果如何?
中国图象图形学报
10+阅读 · 2019年6月11日
推荐算法:Match与Rank模型的交织配合
从0到1
15+阅读 · 2017年12月18日
最新|深度离散哈希算法,可用于图像检索!
全球人工智能
14+阅读 · 2017年12月15日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 6月15日
Arxiv
0+阅读 · 5月25日
Arxiv
0+阅读 · 5月20日
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21日
相关VIP内容
基于深度学习的图像匹配:方法、应用与挑战
专知会员服务
24+阅读 · 2024年7月19日
《武器目标分配问题:精确和近似解法算法》
专知会员服务
85+阅读 · 2024年6月22日
北大邹磊:图数据库中的子图匹配算法
专知会员服务
21+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年9月22日
【AAAI2021】基于图神经网络的文本语义匹配算法
专知会员服务
50+阅读 · 2021年1月30日
相关资讯
综述 | 图像配准 Image registration
计算机视觉life
19+阅读 · 2019年9月12日
重磅发布:基于 PyTorch 的深度文本匹配工具 MatchZoo-py
中国科学院网络数据重点实验室
16+阅读 · 2019年8月26日
深度学习应用在图像匹配的效果如何?
中国图象图形学报
10+阅读 · 2019年6月11日
推荐算法:Match与Rank模型的交织配合
从0到1
15+阅读 · 2017年12月18日
最新|深度离散哈希算法,可用于图像检索!
全球人工智能
14+阅读 · 2017年12月15日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员