เราสามารถตัดสินใจได้ว่าถาวรมีคำที่ไม่ซ้ำกันหรือไม่


16

สมมติว่าเราได้รับเมทริกซ์ n คูณ n, M พร้อมรายการจำนวนเต็ม เราสามารถตัดสินใจใน P ไม่ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงเช่นว่าพีชคณิตทั้งหมดเรามี ?σπσΠMผมσ(ผม)ΠMผมπ(ผม)

หมายเหตุ. แน่นอนหนึ่งสามารถแทนที่สินค้าด้วยผลรวมปัญหายังคงเหมือนเดิม

หากเมทริกซ์สามารถมีเพียง 0/1 รายการเราจะได้รับปัญหา Bipartite-UPM ซึ่งอยู่ใน NC

แก้ไข: การตัดสินใจว่าคำที่เล็กที่สุดนั้นไม่เหมือนใครคือ NP-hard หรือไม่ถ้าเรายอมให้มีการลดแบบสุ่ม ที่จริงแล้วฉันต้องการตั้งคำถามนี้เพราะจะช่วยแก้ปัญหานี้ได้ ตอนนี้ปรากฎว่านี่เป็นปัญหาที่สมบูรณ์ดังนั้นขอผมร่างการลดลงของปัญหาของเรา ลองนึกภาพว่าอินพุตเป็นเมทริกซ์ศูนย์หนึ่ง (เราสามารถสมมติได้) และแทนที่รายการศูนย์ด้วยตัวเลขจริงแบบสุ่มระหว่าง 2 ถึง 2 + 1 / n ตอนนี้ในเมทริกซ์ใหม่ที่มีความน่าจะเป็นสูงคำที่เล็กที่สุดจะไม่ซ้ำกันหากเมทริกซ์ดั้งเดิมได้รับอนุญาตให้อยู่ในรูปสามเหลี่ยมมุมบน

แก้ไข: คำถามที่คล้ายกัน:

ในกราฟน้ำหนักขอบมีวงจร Hamiltonian ที่มีน้ำหนักไม่ซ้ำกันหรือไม่?

หากเรามี CNF ที่มีการกำหนดน้ำหนักให้กับทุกตัวแปร / การมอบหมายที่น่าพอใจ

แน่นอนว่าอย่างน้อย NP-hard ปัญหาเหล่านี้เทียบเท่ากับต้นฉบับหรือยากกว่านี้หรือไม่


เรารู้ว่าปัญหานี้ยังอยู่ใน NP หรือไม่? ฉันมีปัญหาในการขอใบรับรอง
mhum

@mhum: ขอบเขตบนที่ชัดเจนที่สุดคือตามที่ Scott Aaronson ชี้ให้เห็นในคำตอบของเขา ฉันไม่คิดว่าขอบเขตบนใด ๆ ที่ดีกว่าจะเป็นที่รู้จักกัน Σ2P
Joshua Grochow

คำตอบ:


13

เป็นปัญหาที่ดี! ไม่ยากที่จะลดการแสดงให้เห็นว่าหากใครสามารถแก้ปัญหาของคุณได้แล้วคนหนึ่งก็สามารถแก้ปัญหาต่อไปนี้ได้เช่นกันเรียกมันว่าผลรวมย่อยย่อย

จำนวนเต็มได้รับ1 ... เป็นnจะมีเซตของที่ฉัน 's รวมที่ไม่ได้ใช้ร่วมกันโดยส่วนย่อยอื่น ๆ ?

การลดการทำงานโดยการลด SUBSET SUM ย่อยลงในการจับคู่ ISOLATED PERFECT ที่ซึ่งให้กราฟ Bipartite ถ่วงน้ำหนัก G เราต้องการหาการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบซึ่งไม่มีการแบ่งปันน้ำหนักที่ตรงกันโดยการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบอื่น ๆ การลดลงนี้เป็นเรื่องง่าย: สำหรับแต่ละ i, สร้าง 2x2 subgraph สมบูรณ์ G ฉันใน G เช่นว่าที่ของทั้งสองจ้อเป็นไปได้ที่เราเลือกสำหรับ G ฉัน encodes ทางเลือกของหรือไม่ว่าเราฉันอยู่ในชุดเอส

จากนั้นลดการจับคู่ที่ไม่สมบูรณ์แบบให้เป็นปัญหาของคุณดังนี้:

  1. สำหรับ i, j หากขอบ (i, j) มีอยู่และมีน้ำหนัก w ijให้ตั้ง M ij : = exp (w ij ) (นี่จะเปลี่ยนจำนวนเป็นผลิตภัณฑ์)
  2. สำหรับทั้งหมด i, j, ถ้า edge (i, j) ไม่มีอยู่ให้ตั้งค่า M ij : = 0
  3. Pad M เพื่อให้แน่ใจว่ามีการเปลี่ยนลำดับสองครั้งขึ้นไปπเช่นΠ M i, π (i) = 0 (กฎนี้ออกมาเป็นคำตอบที่ไม่ตรงกับการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบใน G. )

ทีนี้ SUBSET SUM ที่แยกออกมาก็รู้สึกว่ามันเป็น NP-hard อย่างน้อยและบางทีก็อาจจะยากกว่านั้น (ขอบเขตบนที่เห็นได้ชัดคือΣ 2 P)! ยิ่งไปกว่านั้นบางทีใคร ๆ ก็สามารถพิสูจน์ได้ว่า SUBSET SUM ที่แยกย่อยได้นั้นคือ NP-hard โดยใช้การลดแบบสุ่มของ Valiant-Vazirani อย่างไรก็ตามนี่เป็นความท้าทายที่ฉันปล่อยให้คนอื่น ...


ใช่สิ่งเหล่านี้เทียบเท่ากัน ในความเป็นจริงหากคุณตรวจสอบปัญหาที่เปิดอยู่ที่ฉันพยายามจะแก้ไขคุณจะเห็นว่าฉันมาจากปัญหาการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบที่แยกไว้ บางทีอาจพบว่ามีการลดลงของปัญหา Frobenius Coin
domotorp

4
Duhhh ... Andy Drucker ชี้ให้เห็นอย่างเป็นประโยชน์แล้วว่าปัญหาการแยก SUBSET SUUMET ของฉันนั้นสำคัญมากที่จะแก้ปัญหา! หาก a_i บางตัวเป็น 0 แสดงว่าไม่มีผลรวมที่ไม่ซ้ำกัน มิเช่นนั้นให้ใช้ชุด a_i ทั้งหมดที่แชร์สัญญาณเดียวกัน (ทั้งบวกหรือลบ) ดังนั้นเราควรมุ่งเน้นที่การจับคู่ที่สมบูรณ์แบบ
Scott Aaronson
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.