เหตุใดจึงมักใช้ปัญหาการตัดสินใจในทฤษฎีความซับซ้อน


11

จากวิกิพีเดีย :

ประเภทของปัญหาการคำนวณ: ปัญหาที่ใช้กันมากที่สุดคือปัญหาการตัดสินใจ อย่างไรก็ตามสามารถระบุคลาสที่ซับซ้อนได้ตามปัญหาของฟังก์ชันปัญหาการนับปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพปัญหาที่สัญญา

ฉันยังเห็นคำจำกัดความของ NP-complete, NP-hard, NP, ... , ถูกกำหนดไว้สำหรับปัญหาการตัดสินใจเท่านั้น ฉันสงสัยว่าทำไมเป็นอย่างนั้น

เป็นเพราะปัญหาอื่นใดที่สามารถแปลงให้เท่ากับปัญหาการตัดสินใจได้หรือไม่?

คำตอบ:


10

มีการใช้ปัญหาการตัดสินใจบ่อยครั้งเพราะอนุญาตให้ใช้คำจำกัดความที่แม่นยำและเรียบง่ายของปัญหาและตามที่ระบุไว้ปัญหาอื่น ๆ อีกมากมายสามารถเปลี่ยนเป็นปัญหาการตัดสินใจที่เทียบเท่าได้

ประเภทอื่น ๆ ของปัญหาจะถือว่ายังอยู่ในทฤษฎีความซับซ้อนเช่นฟังก์ชั่นปัญหาและปัญหาการค้นหา


ขอบคุณ! (1) การแปลงเสร็จสิ้นอย่างไร (2) การแปลงนั้นจำเป็นต้องคำนวณและภายในเวลาที่ซับซ้อนหรือไม่?
ทิม

4
@Tim: บางทีคำตอบของฉันสำหรับคำถามที่คล้ายกันสามารถเพิ่มรายละเอียดเพิ่มเติม: ความซับซ้อนของการตัดสินใจปัญหา vs ฟังก์ชั่นคอมพิวเตอร์
Vor

1
นอกจากนี้และนี้อย่างใดอย่างหนึ่ง (cc @Vor)
Raphael

5

อาจมีหลายวิธีในการตอบคำถามนี้อย่างไรก็ตามองค์ประกอบสำคัญอย่างหนึ่งคือแบบอย่างในอดีต การป้องกันการมีอยู่ของอัลกอริธึมสำหรับปัญหาการหยุดชะงักในปี 2479 โดยทัวริงใช้ปัญหาการหยุดชะงักเป็นปัญหาการตัดสินใจ สิ่งนี้ได้ขึ้นอยู่กับ (และแก้ไขในทางลบ) Hilberts Entscheidungsproblem (1928) ที่ขอวิธีการที่เป็นระบบในการกำหนดความจริงหรือความเท็จของคำสั่งทางคณิตศาสตร์ที่มีรูปแบบที่ดีเช่นปัญหาการตัดสินใจ

ในทางกลับกันมีความคล้ายคลึงกับHilberts 10 ปัญหาเดทกับ 1,900 ที่ขอแก้ปัญหาของสมการไดโอแฟนไทน์จำนวนเต็ม (หลาย23 ปัญหาการวิจัยชายแดน / การพิจาณาของเขาถูกระบุว่าเป็นปัญหาการตัดสินใจ) แต่โปรดสังเกตว่า Entscheidungsproblem แม้มีรากฐานมาจากแนวคิดก่อนหน้านี้ของ Leibniz ในฐานะรัฐวิกิพีเดีย:

ต้นกำเนิดของ Entscheidungsproblem กลับไปที่ Gottfried Leibniz ซึ่งในศตวรรษที่สิบเจ็ดหลังจากที่ได้สร้างเครื่องจักรคำนวณทางกลที่ประสบความสำเร็จและใฝ่ฝันที่จะสร้างเครื่องจักรที่สามารถใช้สัญลักษณ์เพื่อกำหนดค่าความจริงของงบคณิตศาสตร์

โปรดทราบว่าสมการไดโอแฟนไทน์ยังคงอยู่กับชาวกรีกซึ่งเป็นคนที่ 1 ในการพิจารณาศึกษาและเน้นความสำคัญของการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ มีอย่างน้อยสองปัญหาที่สำคัญจากทฤษฎีจำนวนยังไม่แน่นอนกับการวิจัยที่ทันสมัยมากเนื่องจากชาวกรีก: การดำรงอยู่ของอนันต์จำนวนเฉพาะคู่และการดำรงอยู่ของจำนวนสมบูรณ์คี่

บันทึก "ปัญหาการตัดสินใจ" บางอย่าง (เช่นในรูปแบบของการค้นหาหลักฐานเพื่อเปิดการคาดเดาทางคณิตศาสตร์) ใช้เวลาหลายร้อยปีในการแก้ไขเช่นทฤษฎีบทสุดท้ายของ Fermatsกว่า 3.5 ศตวรรษในทฤษฎีจำนวน

ดังนั้นปัญหาการตัดสินใจนั้นเก่ามาก แต่แม้ในขณะที่พูดง่าย ๆ ก็สามารถทำได้ยากมากและมีรากฐานมาจากคำถาม "คือคำสั่งนี้จริงหรือเท็จ" เมื่อเทียบกับการมีอยู่ของหลักฐาน (s) หัวใจเป็นแนวคิดทางคณิตศาสตร์ที่สำคัญ ยิ่งไปกว่านั้นมันยังปรากฏอยู่ในสถานที่ที่ทันสมัยในลักษณะพื้นฐานและเตือนความทรงจำเช่นคำถาม P vs NP (~ 1971) ที่ระดับ NP สามารถกำหนด / วางกรอบในแง่ของการหยุดเครื่องจักร NP และการแก้ปัญหาความพึงพอใจในเวลา P .


ปัญหาที่ไม่ได้ตัดสินใจยังเก่ามาก รับจำนวน: ปัจจัยมันเก่ากว่าทฤษฎีบทสุดท้ายของแฟร์มาต์และยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์
Peter Shor

@peter คำถามใดที่มีอายุมากกว่า (a) จำนวนปัจจัย x [ปัญหาฟังก์ชั่น] (b) คือจำนวน x เฉพาะ? [ปัญหาการตัดสินใจ]
vzn
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.