การตรวจสอบความเท่าเทียมกันของ polytopes สองรายการ


14

พิจารณาเวกเตอร์ของตัวแปรและชุดของเส้นตรงข้อ จำกัด ที่ระบุโดย→ x ≤ขx→Ax→≤b

นอกจากนี้ให้พิจารณา polytopes สองรายการ

P1={(f1(x→),⋯,fm(x→))∣Ax→≤b}P2={(g1(x→),⋯,gm(x→))∣Ax→≤b}

ที่ 's และg ' s เป็นเลียนแบบแมป กล่าวคือพวกเขามีรูปแบบ→ ค ⋅ → x + d (เราทราบว่าP 1และP 2เป็น polytopes เพราะเป็น "affine mappings" ของ polytope A → x ≤ b )fgc→⋅x→+dP1P2Ax→≤b

คำถามคือวิธีการตัดสินใจว่าและP 2มีค่าเท่ากันหรือไม่? ความซับซ้อนคืออะไร?P1P2

แรงจูงใจของปัญหามาจากเครือข่ายเซ็นเซอร์ แต่ดูเหมือนว่าจะเป็นปัญหาทางเรขาคณิตที่น่ารัก เราสามารถแก้ปัญหานี้ได้ในระยะเวลาหนึ่งโดยการแจกแจงจุดยอดทั้งหมดของและP 2แต่มีแนวทางที่ดีกว่านี้หรือไม่?P1P2


2
คุณหมายถึงอะไรโดยสองโพลิสทอปที่เทียบเท่ากัน? การตีความสามครั้งมาถึงความคิดของฉันทันที: เท่ากับเซต, เทียบเท่าที่เทียบเท่ากันและเทียบเท่าเชิง combinatorially คำตอบที่มีอยู่สองคำตอบนั้นต่างกัน
— Tsuyoshi Ito

ฉันหมายถึงเท่ากับชุด
— maomao

โปรดแก้ไขคำถามเพื่อรวมคำอธิบายนั้น อย่าเพิ่งทิ้งมันไว้ในความคิดเห็น คำถามควรอยู่ในตัวเองผู้คนไม่ควรอ่านความคิดเห็นเพื่อทำความเข้าใจกับสิ่งที่คุณถาม ขอขอบคุณ.
— DW

คำตอบ:


12

ฉันไม่สามารถพูดได้อย่างแน่นอนถ้าคุณจะพิจารณาวิธีการต่อไปนี้ดีกว่า แต่จากมุมมองเชิงทฤษฎีที่ซับซ้อนมีวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ความคิดคือการใช้ถ้อยคำใหม่คำถามของคุณในทฤษฎีลำดับแรกของปันส่วนด้วยการเพิ่มและการเรียงลำดับ คุณมีที่รวมอยู่ในP 2ถ้าหาก Φ : = ∀ →การ x ∃ →การ Y ( A ⋅ → x ≤ bP1P2

Φ:=∀x→.∃y→.(A⋅x→≤b⟹(A⋅y→≤b∧⋀1≤i≤mfi(x→)=gi(y→)))
P1P2ΦΠ2PΠ2P

หากคุณกำลังมองหาการสนับสนุนเครื่องมือเพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าวในทางปฏิบัติผู้แก้ปัญหา SMT สมัยใหม่เช่นz3สนับสนุนทฤษฎีนี้อย่างเต็มที่


5

ความจริงที่ว่า polytope พื้นฐาน Ax≤ข เหมือนกันสำหรับ P1 และ P2 ไม่สำคัญยกเว้นว่าเรารู้บางอย่างเกี่ยวกับ A และ ข. นี่เป็นเพราะโพลีท็อปทั่วไปเป็นโครงร่างเลียนแบบของซิมเพล็กซ์ (ดูตัวอย่างเช่น "เลคเชอร์สำหรับโพลีเอพเตส" ของ Ziegler ทฤษฎีบท 2.15) ดังนั้นหากA และ ขเข้ารหัสซิมเพล็กคำถามของคุณเทียบเท่ากับการถามว่าโพลิปโตมอร์ฟมอร์ฟิซึ่มทั่วไปนั้นยากเพียงใด การค้นหาอย่างรวดเร็วเผยให้เห็นกระดาษต่อไปนี้โดย Kaibel และ Schwartz เกี่ยวกับความซับซ้อนของปัญหา Polytope Isomorphismซึ่งพวกเขาแสดงให้เห็นว่ามันเป็นกราฟ Isomorphism ยาก


2
ฉันไม่คิดว่าอาร์กิวเมนต์นี้ใช้งานได้ - มันละเว้นมิติของซิมเพล็กซ์ที่กำหนดโดยทฤษฎีบทที่ยกมา (x เป็นส่วนหนึ่งของอินพุตดังนั้นการลดใด ๆ จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามันมีขอบเขตแบบ polynomially)
— Colin McQuillan

จุดดี! ดูเหมือนว่าการเรียกร้องของฉันยังคงดำเนินต่อไป แต่เราต้องเข้าไปพิสูจน์ในเอกสารที่ฉันอ้างถึง เริ่มต้นด้วยกราฟที่พวกเขาสร้าง polytope เช่นนั้นสองกราฟ isomorphic ถ้าและถ้า polytopes ที่สอดคล้องกันคือ isomorphic polytopes ของพวกเขามีจำนวนจุดยอดพหุนามและคำอธิบายจุดยอดสามารถคำนวณได้ในเวลาพหุนาม ดังนั้นเราสามารถใช้ (A, b) เป็น simplex ในมิติที่เป็นจำนวนของจุดยอดและ f เป็นการฉายภาพแบบเลียนแบบที่ให้โพลีท็อปที่สามารถหาได้จากคำอธิบายจุดสุดยอด
— Denis Pankratov
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.