We study dynamic $(1-\epsilon)$-approximate rounding of fractional matchings -- a key ingredient in numerous breakthroughs in the dynamic graph algorithms literature. Our first contribution is a surprisingly simple deterministic rounding algorithm in bipartite graphs with amortized update time $O(\epsilon^{-1} \log^2 (\epsilon^{-1} \cdot n))$, matching an (unconditional) recourse lower bound of $\Omega(\epsilon^{-1})$ up to logarithmic factors. Moreover, this algorithm's update time improves provided the minimum (non-zero) weight in the fractional matching is lower bounded throughout. Combining this algorithm with novel dynamic \emph{partial rounding} algorithms to increase this minimum weight, we obtain several algorithms that improve this dependence on $n$. For example, we give a high-probability randomized algorithm with $\tilde{O}(\epsilon^{-1}\cdot (\log\log n)^2)$-update time against adaptive adversaries. (We use Soft-Oh notation, $\tilde{O}$, to suppress polylogarithmic factors in the argument, i.e., $\tilde{O}(f)=O(f\cdot \mathrm{poly}(\log f))$.) Using our rounding algorithms, we also round known $(1-\epsilon)$-decremental fractional bipartite matching algorithms with no asymptotic overhead, thus improving on state-of-the-art algorithms for the decremental bipartite matching problem. Further, we provide extensions of our results to general graphs and to maintaining almost-maximal matchings.


翻译:我们研究分数匹配的动态$(1-\epsilon)$-近似舍入问题——这是动态图算法领域多项突破性成果中的关键组成部分。本文首个贡献是提出一种极其简洁的确定性舍入算法,适用于二分图,其均摊更新时间为$O(\epsilon^{-1} \log^2 (\epsilon^{-1} \cdot n))$,与(无条件的)$\Omega(\epsilon^{-1})$逆差下界在对数因子内匹配。此外,若分数匹配中的最小(非零)权重在整个过程中具有下界,则该算法的更新时间可进一步改进。通过将该算法与新型动态\emph{部分舍入}算法(用于提高最小权重)相结合,我们得到多种降低对$n$依赖性的算法。例如,我们提出一种高概率随机算法,针对自适应对手可实现$\tilde{O}(\epsilon^{-1}\cdot (\log\log n)^2)$更新时间复杂度(此处使用Soft-Oh符号$\tilde{O}$省略参数中的多对数因子,即$\tilde{O}(f)=O(f\cdot \mathrm{poly}(\log f))$)。利用所提出的舍入算法,我们还能在无渐近开销的情况下对已知的$(1-\epsilon)$-递减分数二分图匹配算法进行舍入,从而改进了递减二分图匹配问题的最优算法。此外,我们将结果推广至一般图及近似最大匹配的维护问题。

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