ขอบเขตรันไทม์บนอัลกอริธึมของปัญหาที่สมบูรณ์ของปัญหาสมมติว่า P ≠ NP


13

สมมติPNP P

เราสามารถพูดอะไรได้บ้างเกี่ยวกับขอบเขตการทำงานของปัญหา NP-complete ทั้งหมด?

นั่นคือฟังก์ชันที่รัดกุมที่สุดคือL,U:NNซึ่งเราสามารถรับประกันได้ว่าอัลกอริธึมที่ดีที่สุดสำหรับปัญหา NP-Complete ใด ๆ ที่ทำงานในเวลาอย่างน้อยω(L(n))และที่มากที่สุดo(U(n))ในอินพุทที่มีความยาวn ?

เห็นได้ชัดว่าc:L(n)=Ω(nc) ) นอกจากนี้U(n)=O(2nω(1)) )

หากปราศจากการสมมติว่าQPNP , ETHหรือสมมติฐานอื่นใดที่ไม่ได้บอกเป็นนัยโดยPNPเราสามารถให้ขอบเขตที่ดีกว่ากับL,Uหรือไม่?

แก้ไข:

โปรดทราบว่าอย่างน้อยหนึ่งL,Uจะต้องอยู่ห่างจากขอบเขตที่ฉันให้ที่นี่เนื่องจากเป็นปัญหา NPC ปัญหาเหล่านี้มีการลดเวลาโพลีระหว่างกันซึ่งหมายความว่าหากปัญหา NPC บางอย่างมีอัลกอริทึมที่เหมาะสมที่สุดของเวลาf(n)แล้วทุกปัญหามีขั้นตอนวิธี (ที่ดีที่สุดหรือไม่) ของรันไทม์O(f(nO(1))) )


ถ้า P NP เราสามารถพูดได้ว่าขอบเขตรันไทม์มีขนาดใหญ่กว่าพหุนามใด ๆ .... afaik ไม่, ขอบเขตที่ดีกว่าไม่เป็นที่รู้จัก .... สัญกรณ์จำนวนมากไม่ได้ chg ว่า ... มีอยู่ superpolynomial - แต่ - subexponential ฟังก์ชั่นเช่น2 log n2logn
vzn

ครั้งแรกที่เป็นเส้นตรงเพียงดังนั้นฉันคิดว่าคุณหมายถึง2 P o L Y L o กรัม( n )ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชั้นเรียนQ P ฉันรู้อย่างเต็มที่ว่าP N Pไม่ได้หมายความว่าฟังก์ชั่น NP-complete จะทำงานในเวลาที่อธิบาย แต่นั่นไม่ใช่สิ่งที่ฉันขอ ตัวอย่างเช่นสมมติว่าP N Pเป็นไปได้ว่าปัญหา NPC สามารถแก้ไขได้ใน2 l o g ( n ) l o g 2logn2polylog(n)QPPNPPNP , ที่lo g (n)เป็นฟังก์ชัน Ackermann แบบผกผัน? สัญลักษณ์เป็นเพียงเครื่องมือที่ใช้ในการแสดงคำถามของฉันอย่างเป็นทางการ ..2log(n)log(n)log(n)
RB

ขอบคุณสำหรับการแก้ไข ไม่ค่อยมีใครรู้จักในพื้นที่นี้ afaik ลองคำถามนี้NTime (n ^ k) =? DTime (n ^ k) tcs.se
vzn

@RB ในขณะที่มันเป็นความจริงที่ในแต่ละ "โลกที่เป็นไปได้" มีขอบเขตที่ต่ำกว่าและสูงกว่าซึ่งอยู่ในพหุนามของกันและกันซึ่งไม่ชัดเจนว่าเป็นไปได้ที่ขอบเขตเบื้องต้นจะเป็นอย่างไร
Yuval Filmus

คำตอบ:


2

การตีความคำถามของฉันคือถามเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในโลกที่สัมพันธ์กัน สมมติว่าในโลก relativized บาง P เราสามารถอนุมานอะไรที่ไม่สำคัญกับปัญหาความซับซ้อนของปัญหา NP-complete ได้หรือไม่? เบเกอร์-ปลา Solovay โต้แย้งแสดงให้เห็นว่าเราสามารถ "บังคับ" บางปัญหา NP ที่จะต้องใช้เวลาชี้แจงดังนั้นขอบเขตบนได้รับในคำถามเป็นหลักที่ดีที่สุดPNP

เกี่ยวกับการที่ถูกผูกไว้ที่ต่ำกว่าที่เราวาดด้านล่างหลักฐานที่เทียบกับ oracle บาง ) สมมติว่าหลักฐานสเก็ตช์นั้นถูกต้องเราสามารถนำไปใช้กับฟังก์ชั่นที่มีขนาดเล็กกว่า2 O ( log 2 n )และนี่แสดงให้เห็นว่าขอบเขตล่างที่ให้ในคำถามนั้นก็แน่นNP=TIME(2O(log2n))2O(log2n)

ร่างหลักฐาน เราสร้าง oracle สองตัว : ตัวแรกทำตัวเหมือนT I M E ( 2 O ( บันทึก2 n ) ) - ปัญหาที่สมบูรณ์และที่สองใช้การทำเครื่องหมายทแยงมุม Baker – Gill – Solovay เป็นเรื่องตรงไปตรงมาที่จะบรรจุ oracle ทั้งสองไว้ใน oracle เดียวO1,O2TIME(2O(log2n))

oracle ประกอบด้วยคู่ทั้งหมดM , x เช่นนั้นMเป็นเครื่องทัวริงของ Oracle ที่ยอมรับxในเวลาทำงาน2 2 O1M,xMxเมื่อให้การเข้าถึง oraclesO1,O2จำกัด ให้อินพุตที่ความยาวสูงสุด222log|x|O1,O2. (นี่ไม่ใช่นิยามแบบวงกลม)2log|x|

oracle ถูกกำหนดในลักษณะเดียวกับที่ oracle กำหนดไว้ใน Baker – Gill – Solovay: สำหรับเครื่อง oracle ทัวริงแบบโอเวอร์คล็อกแต่ละตัวMทำงานในเวลาT = 2 o ( log 2 n )เราจะพบความยาวอินพุตnซึ่งคือ "ไม่มีการแตะ" รันMวันที่1 nสำหรับTขั้นตอนและสำหรับแต่ละแบบสอบถามถึงO 2ของขนาดnเราทำเครื่องหมายว่าอินพุตนี้ไม่ได้อยู่ในO 2 (สำหรับข้อความค้นหาอื่น ๆ เรายังทำเครื่องหมายว่าอินพุตนั้นไม่มีอยู่เว้นแต่ว่าเรา ได้ตัดสินใจแล้วว่ามันเป็นในOO2MT=2o(log2n)nM1nTO2nO2 ) การค้นหาไปยัง O 1ได้รับการจัดการในทำนองเดียวกัน (เนื่องจากการสืบค้นโดยนัยถึง O 1 , O 2 ที่มีขนาดเล็กลง ขอให้สังเกตว่าแบบสอบถามดังกล่าวไม่เคยพูดถึงสตริงที่มีความยาว nใน O 2ตั้งแต่ 2 O2O1O1,O2nO2n ถ้าเครื่องรับเราทำเครื่องหมายสตริงอื่น ๆ ทั้งหมดของความยาวnในO2เป็นหายไปมิฉะนั้นเราเลือกสตริงที่มีความยาวบางnและวางไว้ในO22logT<nnO2nO2

คลาสประกอบด้วยโปรแกรมทั้งหมดที่รันในเวลา2 2 O ( PO1,O2ทำการสอบถามO1,O2ของขนาด2O(22O(logn)O1,O2 ) ชั้นNPO1,O2เป็นของแบบฟอร์มx| y| <nCφ(x,Y)ที่φPO1,O2และดังนั้นจึงมีอยู่ในชั้นเรียนของโปรแกรมทั้งหมดที่ทำงานในเวลา2nCและการทำคำสั่ง oracle ขนาด 2O(2O(logn)NPO1,O2x|y|<nCφ(x,y)φPO1,O22nC ) ส่วนหลังมีอยู่ในTIME(2บันทึก2nC)O1,O2เนื่องจากเราสามารถใช้O1เพื่อตัดสินใจได้ นี้แสดงให้เห็นว่ายังไม่มีPO1,O2TฉันME(2O(log2n))O1,O22O(logn)TIME(2log2nC)O1,O2O1NPO1,O2TIME(2O(log2n))O1,O2

L1nnO2nO2LTIME(2o(log2n))O1,O2LNPO1,O2NPO1,O2=TIME(2O(log2n))O1,O2


ΠΩ(2nc)Ω(2nΩ(1))ΠΠQPNPETH
RB

ETHQPNP

คุณไม่ได้หายไปอะไร มีโลกที่สัมพันธ์กันซึ่ง ETH เป็นความจริง มีอีกโลกที่มีความสัมพันธ์ซึ่ง P = NP และอื่น ๆ โดยเฉพาะ ETH นั้นเป็นเท็จ
Yuval Filmus

PNPQPNPPQP=NPPNP

1
ในคำตอบของฉันฉัน (ต้นฉบับ) ให้โลก relativized ซึ่งn)}) โลก relativized ได้อีก(1)}}) ในโลก relativized ๆ อื่น ๆPเกี่ยวกับฉันไม่เรียกร้องอะไรเลย N P = T I M E ( 2 n O ( 1 ) ) P = N P Q PNP=TIME(nO(logn))NP=TIME(2nO(1))P=NPQP
Yuval Filmus
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.