ปัญหาไม่ทราบว่าเป็น PSPACE ที่สมบูรณ์


12

มีปัญหาอะไรกับคุณสมบัติต่อไปนี้:

1) มีการ จำกัด ปัญหา (อาจเป็นที่รู้จักกันดี) ที่ใช้กับ PSPACE;

2) เวอร์ชันที่ถูก จำกัด อยู่ใน PSPACE แต่เป็นปัญหาแบบเปิดหากไฟล์เหล่านั้นสมบูรณ์แบบ PSPACE (หรือแม้ว่าจะเป็นรุ่น NP-hard)

สี่ตัวอย่างจาก "puzzles & C. ":

  • ความซับซ้อนของ 1x1 Rush Hour [1] (เสร็จสมบูรณ์ PSPACE สำหรับบล็อกขนาด 2x1);
  • [ แก้ไขแล้ว ] ความซับซ้อนของการสับเปลี่ยนระนาบใต้ระนาบ [1] (เสร็จสมบูรณ์ PSPACE แม้สำหรับกราฟระนาบร่างของกระดาษสามารถดาวน์โหลดได้ที่นี่ )
  • ความซับซ้อนของ Lunar-Lockout โดยไม่มีบล็อกคงที่ [1] (PSPACE- สมบูรณ์กับบล็อกคงที่);
  • (ไม่ค่อยโด่งดัง) ความซับซ้อนของ (my) ปัญหาของสวิตช์เครือข่าย (เป็นข้อ จำกัด ของ Sokoban ที่สมบูรณ์แบบ PSPACE, NP-hard ในกรณีที่ไม่ใช่ภาพถ่ายดูคำถามและคำตอบเกี่ยวกับ cstheory )

หากคุณมีหลายคนจัดกลุ่มตามหัวข้อ

[1] Robert A. Hearn, Erik D. Demaine: เกมปริศนาและการคำนวณ AK Peters 2009, ISBN 978-1-56881-322-6, pp. I-IX, 1-237


1
เกือบทุกปัญหาที่สมบูรณ์ของ PSPACE มีกรณีพิเศษมากมายที่ไม่มีใครใส่ใจเรียน คุณกำหนดปัญหาแบบเปิดได้อย่างไร
RB

@RB: "ปัญหาเปิด" ปัญหาที่กำลังศึกษา (หรือกำลังศึกษาอ้างสองสามครั้ง ... ) และนักวิจัยคิดว่ามันจะน่าสนใจในการแก้ปัญหา (อย่างน้อยเพื่อกำหนดขอบเขตของปัญหาที่สมบูรณ์ PSPACE ... ภายใต้เงาของ P vs PSPACE daemon :-)
Marzio De Biasi

1
TAUT เป็นรุ่น จำกัด ของ QBF และเป็นปัญหาแบบเปิดไม่ว่าจะเป็น PSPACE- หรือ NP-hard ดังนั้นจึงเป็นไปตามข้อกำหนดทั้งหมด แต่อย่างใดฉันไม่คิดว่ามันเป็นจิตวิญญาณที่ถูกต้อง
Emil Jeřábek

@ EmilJeřábek: QBF จำกัด จำนวนที่แน่นอนของปริมาณอาจจะอยู่ในจิตวิญญาณ (เช่น PH vs PSPACE) ... แต่มันก็กระโดดจาก "ไม่มีที่สิ้นสุดเพื่อ จำกัด "; ฉันสนใจในข้อ จำกัด เกี่ยวกับ "โครงสร้าง" ที่ จำกัด ของปัญหา
Marzio De Biasi

คำตอบ:


12

หมากรุกถอยหลังเข้าคลอง มันเป็นสมบูรณ์ถ้าคุณได้รับอนุญาตให้มีกษัตริย์หลายคนโดยพลการและไม่มีใครสามารถตรวจสอบได้ตลอดเวลา หากไม่อนุญาตให้มีราชา (หรือเพียงหนึ่งคนต่อผู้เล่น) เป็นที่ทราบกันว่ามีตำแหน่งที่ต้องมีการเคลื่อนที่แบบเอ็กซ์โปเนนเชียล แต่ปัญหานี้เป็นที่ทราบกันดีว่า -hardPSPACENP

http://arxiv.org/abs/1409.1530

/mathpro/27944/do-there-exist-chess-positions-that-require-exponentially-many-moves-to-reach


11

ฉันไม่แน่ใจว่าสิ่งนี้เหมาะกับความคิดของคุณหรือไม่

"ปัญหาขนาดวงจร QBF-oracle ขั้นต่ำ": กำหนดตารางความจริงของฟังก์ชันบูลีนและพารามิเตอร์ k มีวงจรขนาดที่ k ส่วนใหญ่คำนวณฟังก์ชันบนพื้นฐาน AND, OR, NOT และ QBF หรือไม่? (เกต QBF ตีความสตริงของมันเป็นสูตรบูลีนเชิงปริมาณ F และผลลัพธ์คือ 1 iff F เป็นจริง)

ปัญหานี้เกิดขึ้นใน PSPACE ซึ่งเป็นที่รู้จักกันว่าจะเสร็จสมบูรณ์ภายใต้การลด ZPP แต่ไม่เป็นที่รู้จักสำหรับการลดเวลาพหุนามที่กำหนด ไม่สมบูรณ์ PSPACE ภายใต้การลดพื้นที่บันทึก! ดูAllender โฮลเดนและ Kabanets


(ไม่เกี่ยวข้องกับคำตอบนี้ แต่อย่างใด) เราจะรู้ได้อย่างไรว่าปัญหา 7 ชุดที่มีอำนาจเหนือ " ในกราฟของโหนด n สามารถแก้ไขได้ในเวลา " n ? อ้างอิง 17เท่านั้นทำให้การเรียกร้องว่า ≥ 8 7+o(1)

(ฉันควรจะพูดถึงเรื่องนี้ก่อนหน้านี้ แต่) ตอนนี้ฉันมีคำถามเกี่ยวกับกรณี k = 7ในเว็บไซต์นี้

5

ปัญหาต่อไปนี้ตรงกับความต้องการอย่างใดสองเท่า ...

บรรจุนิพจน์ทั่วไปนั่นคือทดสอบว่าภาษาของนิพจน์ทั่วไปมีอยู่ในภาษาของนิพจน์ทั่วไป (เช่น ) หรือไม่เป็นที่รู้จักกันดี PSPACE - ปัญหาที่สมบูรณ์แม้ว่าจะถูกเลือกเป็น (จากนั้นจะเรียกว่าUniversalityของนิพจน์ทั่วไป)rrL(r)L(r)rΣ

ในทำนองเดียวกันความเท่าเทียมกันของการแสดงออกปกติถามว่าและเป็นที่สมบูรณ์ PSPACE (ความแข็งตามมาจากความเป็นสากล )L(r)=L(r)

แต่ภาพจะกลายเป็นน้อยที่ชัดเจนสำหรับการแสดงออกปกติห่วงโซ่ : พวกเขามีรูปแบบทั่วไป (จึง: โซ่) ที่มีปัจจัย จำกัด เพียงr_iปัจจัยสามารถอยู่ในรูปแบบโดยที่แต่ละเป็นสตริงหรือหรือหรือกับชนิดเดียวกันของอีตัวอย่างคือ.r i e = ( w 1 + + w m ) w j e e + e ? e a ( b + c d ) ( a b + c d e + f ) d ?r1rnrie=(w1++wm)wjee+e?ea(b+cd)(ab+cde+f)d?

การบรรจุนิพจน์ปกติของลูกโซ่ยังคงสมบูรณ์แบบ PSPACE แต่ความเท่าเทียมกันของนิพจน์ปกติในโซ่นั้นไม่ชัดเจน (แม้ว่าจะรู้จักกันว่าเป็น coNP-hard และใน PSPACE)

โดยวิธีการที่ขอบเขต PSPACE บนได้อย่างง่ายดายตามด้วยการแปลการแสดงออกใน NFAs และ nondeterministically ค้นหาตัวอย่างเคาน์เตอร์: เดาตัวอักษรสตริงด้วยตัวอักษรและติดตามชุดของรัฐที่สามารถเข้าถึงได้ใน NFAs


2

เกมที่มีเพียง 2 ปุ่มและ 2 ประตูซึ่งทุกประตูถูกปิดในตอนแรก:

"ระดับ" มี subgraphs จำกัด ของตารางภาพถ่าย จุดยอดถูกระบุว่าเป็นหนึ่งใน [เริ่ม, ปุ่ม, ว่าง, ประตู, จบ] จุดสุดยอดประตูแต่ละบานมีชุดของปุ่มเปิดและชุดของปุ่มปิด k-door เป็นประตูที่ควบคุมโดยปุ่ม k มากที่สุดและ aa k-button เป็นปุ่มที่ควบคุมที่ประตู k ส่วนใหญ่ เมื่อใดก็ตามที่อยู่บนปุ่มจุดสุดยอดหนึ่งสามารถกดปุ่มซึ่งเปิดประตูที่ปุ่มนั้นเป็นปุ่มเปิดและปิดประตูที่ปุ่มนั้นเป็นปุ่มปิด เป้าหมายคือการเริ่มต้นจากจุดเริ่มต้นจนถึงจุดสุดยอดโดยไม่ต้องปิดประตู


ระดับดังกล่าวสามารถแก้ไขได้อย่างชัดเจนใน FPSPACE และการแก้ปัญหานั้นคือ FNPSPACE- ยาก
แม้เมื่อ [แต่ละประตูมีปุ่มเปิดหนึ่งปุ่มและปุ่มปิดหนึ่งปุ่มเท่านั้น]
และ [แต่ละปุ่มเปิดประตูเดียวและปิดหนึ่งประตูอย่างแน่นอน]
ในอีกด้านหนึ่งบทความนี้ระบุว่า "มันเป็นปัญหาที่เปิดกว้างว่าเกมที่มี
2 ปุ่มและ 2 ประตูยังคงเป็น PSPACE-hard เมื่อทุกประตูถูกปิดในตอนแรก"


FNPSPACE- ความแข็งเมื่อประตูทุกบานถูกปิดในตอนแรกจะถูกกู้คืนหากเงื่อนไขหนึ่งในแต่ละข้อจากย่อหน้าก่อนหน้าของฉันได้รับการแก้ไขด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งดังต่อไปนี้:

อนุญาตให้ประตูมี 2 ปุ่มเปิด (นอกเหนือจากปุ่มปิด 1 ปุ่ม)
หรือ
อนุญาตให้ประตูปิด 2 ประตู (นอกเหนือจากเปิด 1 ประตู)

.


หน้า 10 ของเอกสารนี้แสดงให้เห็นว่าการพิจารณาความสามารถในการละลายคือNC1ถึงแม้จะไม่มีปุ่มและ
ไม่มีประตูก็ตาม ไม่เช่นนั้นฉันไม่ทราบถึงผลของความแข็งสำหรับการแก้ปัญหาในระดับที่มี 2 ปุ่ม และ 2 ประตูเมื่อทุกประตูถูกปิดในตอนแรก



คุณมีหลักฐานหรือการอ้างอิงอย่างง่ายเกี่ยวกับความแข็งของเวอร์ชันที่ตรงกันข้ามกับเครื่องหมาย (ซึ่งแต่ละปุ่มเปิดประตูหนึ่งบานและปิดอีกบานหนึ่งและประตูแต่ละบานเปิดด้วยปุ่มเดียวและปิดอีกบาน)?
Jonas Kölker

ไม่แม้ว่าฉันรู้ว่าฉันรู้วิธีที่จะแสดงความแข็งแม้เมื่อประตูทุกบานเริ่มปิดซึ่งฉันอาจจะตีพิมพ์ในปีนี้

ฉันคิดว่าฉันมีความคิดสำหรับวิธีการทำเช่นกัน คุณจะส่งสำเนาต้นฉบับของคุณให้ฉันเมื่อคุณได้รับเอกสารตอบรับหรือไม่? ฉันชอบที่จะเปรียบเทียบความคิด :-) [Re: ความแข็งที่ขัดแย้งกับสัญญาณ IINM การลดลงของกระดาษ Bloxorz คือการต่อต้านสัญญาณทั้งที่ประตูและปุ่ม]
Jonas Kölker

ใช่.
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.