Bu sorunun sertlikte olduğunu gösteren teknikler “limbo”


36

Asıl karmaşıklığı arasında bir yerde olan yeni bir sorun göz önüne alındığında ve NP-eksiksiz olmak, bunun çözülmesinin zor olduğunu ispatlamak için kullanabileceğim iki yöntem var:NPP

  1. Sorunun GI-tamamlandığını gösterin (GI = Graph Isomorphism)
  2. Sorunun içinde olduğunu gösterin . Bilinen sonuçlara göre, böyle bir sonuç, eğer problem NP tamamlandıysa, PH'nin ikinci seviyeye düştüğü anlamına gelir. Örneğin, Grafik Nonizomorfizm için ünlü protokol tam olarak bunu yapar.co−AM

Kullanılan başka yöntemler var mı (belki de farklı "inanç gücü" olan)? Herhangi bir cevap için, gerçekte nerede kullanıldığına dair bir örnek gereklidir: açıkçası bunu göstermeye çalışılabilecek birçok yol vardır, ancak örnekler tartışmayı daha ikna edici kılar.


12
Bir sorun yeterince zor görünüyorsa, ancak NPC olduğunu kanıtlayamıyorsanız, hızlı bir kontrol, dilde n uzunluktaki dizelerin sayısını saymaktır: küme seyrekse NPC olması olası değildir (P = Mahaney'in teoremi tarafından NP) ... bu yüzden P'nin içinde olduğunu kanıtlama çabalarını yönlendirmek daha iyidir. :-) Fortnow & Gasarch'ın blogundan bir örnek : {(n, k): bölümlemenin bir yolu var { 1, ..., n} en fazla k kutuya, böylece hiçbir kutuda x, y, z ile x + y = z} olmaz
— Marzio De Biasi

5
@ MarzioDeBiasi bana bir cevap gibi geliyor.
— Sasho Nikolov

2
Böyle bir gösterinin iki kısmı vardır: problemin BPP'ye yerleştirilmesinin zorluğunu göstermek ve problemi NP-tamam sınıfına yerleştirmenin zorluğunu göstermek. (GI'nin bütünlüğünün sadece "GI'da olduğu ve GI'nın zor olduğu" anlamına geldiğini hatırlayın.)

1
Ricky Demer için + 1; İlk bölüm için bir yöntem listesine sahip olmak isteyebiliriz.
— Pteromys

2
NP’de açık karar versiyonları olmayan FNP’deki problemler için, PPAD dikkate alınması gereken (ve büyüyen) bir sınıftır. PPAD-komple problemler sabit noktaları bulma konusunda bir çok problemi içerir, örneğin Nash dengesi. Shiva'nın listesi kullanışlıdır: cs.princeton.edu/~kintali/ppad.html
— András Salamon

Yanıtlar:


47

Sorununuzun koamda (veya SZK) olduğunu göstermek, aslında "sertlik limbo" için kanıtlar ortaya koymanın temel yollarından biridir. Ancak bunun yanında, birkaç tane daha var:

  • Sorununuzun NP ∩ coNP'de olduğunu gösterin. (Örnek: Faktoring.)
  • Quasipolynomial zamanda probleminizin çözülebilir olduğunu gösterin. (Örnekler: VC boyut, yaklaşık bedava oyun.)
  • Sorununuzun, tek yönlü işlevleri tersine çevirmekten veya ortalama olarak NP'yi çözmekten daha zor olmadığını gösterin. (Örnekler: Kriptografide birçok sorun var.)
  • Sorununuzun (örneğin) Eşsiz Oyunlara veya Kük Ayarlı Genişletmeye indirgendiğini gösterin.
  • Sorununuzun BQP'de olduğunu gösterin. (Örnek: Faktoring, elbette ki NP ∩ coNP'de de var.)
  • Çok yönlü NP bütünlüğü azaltma sınıflarını kaldırın. (Örnek: Kabanets ve Cai tarafından çalışılan Devre Minimizasyonu Problemi.)

Unuttuğum başkaları da var.


2
Bu harika bir liste Scott!
— Suresh Venkat

1
Merak ediyorum ... bu tekniklerden hangisi sorunun polinom zamanında (veya RP veya BPP) çözülmesinin muhtemel olmadığını gösteriyor? Bunu yapan hiçbir şey görmedim.
— Philip White

2
Philip: Haklısın, değiller. Belirli bir NP probleminin P'de olmadığına dair kanıt eklemek, hepsi (1) P'ye koymaya çalışmak ve başarısız olmak ve / veya (2) insanların P'ye koyamayacağı diğer problemleri azaltmak.
— Scott Aaronson

23

İşte Scott'ın listesine üç ekleme:

  • Sorununun az sayıda P'de olduğunu göster. Bu, çözüm sayısının bir polinom tarafından sınırlandırıldığı anlamına gelir. (Örnek: Turnpike problemi). NP-eksiksiz bir problemin az sayıdaP olduğu bilinmemektedir. (birkaç P = NP olmadığı sürece imkansız).
  • veya olarak (Sınırlı sayıda sayısal olmayan bit kullanarak çözülebilir, Turnuvalarda Örnek Hakim Küme Sorunu) LOGNPNP[log2n]
  • Sorununuz alt üstel yoğunluğa sahip olduğunu göster (H. Buhrman ve JM Hitchcock yoğunluk bağlı düşük değerler kanıtladı ( ), polinom hiyerarşi çöker sürece. Bu nedenle, herhangi bir -tamamlamak seti bazı olmalı sonsuz-çok tamsayılar için bu şekilde , grubu ihtiva eden en azından uzunlukta şeritler .). Bu, sadece seyrekliği kanıtlamaktan çok daha güçlüdür (Marzio'nun cevabında belirtildiği gibi). 2nϵNPϵ>0n≥02nϵn

H. Buhrman ve JM Hitchcock, NP Sert Kümeleri, sürece , Hesaplamalı Karmaşıklık IEEE Konferansında, sayfa 1-7, 2008coNP⊆NP/poly


1
YUKARI bile (sadece FewP değil)!
— Joshua Grochow

22

Yukarıdaki yorumdan: eğer bir sorun yeterince zor görünüyorsa, ancak NP tamamlandı olduğunu ispat edemezseniz, hızlı bir kontrol, dilde uzunluktaki dizi sayısını saymaktır : küme seyrekse NPC olması muhtemel değildir, aksi takdirde Mahaney'in teoremine göre P = NP … P'nin :-) olduğunu kanıtlama çabalarını yönlendirmek daha iyidir.n

Bir örnek sayıları k-kutularına bölme problemidir (Fortnow & Gasarch'un blogundan, orijinal kaynak: Doctor Ecco's Cyberpuzzles ):

{(n,k)∣ there exists a way to partition  {1,...,n} into at most k boxes so that no box has x,y,z with x+y=z}

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.