ฉันจะใช้ตัวเลขที่เริ่มต้นจากแทนที่จะเป็นเพราะฉันคิดว่ามันเป็นธรรมชาติมากขึ้น01
นี่คือปัญหาสองระดับที่เราสามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีนี้:
ฟังก์ชั่นใน TFNP (เช่นปัญหาการค้นหา NP รวมที่มีมูลค่าเดียว)
(นี่เป็นการสรุปตัวอย่างที่มีวิธีเรียงสับเปลี่ยนแบบทางเดียวซึ่งรวมถึงปัญหาการตัดสินใจกรณีพิเศษจาก )UP∩coUP
การตั้งค่าคือเรามีพหุนามเวลาพหุนามและพหุนามเช่นนั้นสำหรับทุก ๆความยาวมีความยาวเฉพาะของความยาวเช่นนั้นถือ งานคอมพิวเตอร์คือให้ค้นหาYR(x,y)p(n)xnym=p(n)R(x,y)xy
ตอนนี้ผมจะสมมติว่า WLOGแม้จะเพื่อให้1 อัลกอริทึมคือการสร้างแบบสุ่มและเอาท์พุทm2m≡1(mod3)y∈[0,2m)
y (เป็นวิธีแก้ปัญหาการค้นหา) ถ้า ;R(x,y)
y−y′ (เป็นองค์ประกอบสุ่มของ ) ถ้าและ ;{0,1,2}y−y′∈{1,2}R(x,y′)
ymod3 (เป็นองค์ประกอบสุ่มของ ) ถ้าไม่มีแก้y){0,1,2}y′∈{y,y−1,y−2}R(x,y′)
หากไม่มีวิธีการแก้ไขปัญหาการค้นหาตัวเลือกแบบสุ่มจะให้และครั้งและครั้ง (อีกหนึ่ง) แต่ถ้าแก้ปัญหาการค้นหาเรา tinkered กับองค์ประกอบ (ซึ่งตีทุกสามชั้นตกค้าง) เพื่อให้พวกเขาเพียง แต่ผลิตสารตกค้างที่และซึ่งปรับประโยชน์จาก0(ฉันสมมุติว่าที่นี่ wlog ที่ )2m12 (2m−1)/30 (2m+2)/3yy,y+1,y+2120y<2m−2
PPA-ปัญหาการค้นหา3
วิธีที่สะดวกในการกำหนด PPA-คือปัญหาการค้นหาของ NP หลายคนสามารถแก้ไขปัญหาประเภทต่อไปนี้ได้ เรามีฟังก์ชันพหุนามแบบคงที่และพหุนามเช่นนั้นสำหรับอินพุตใด ๆของความยาว , การทำแผนที่เหนี่ยวนำถูก จำกัด ให้อินพุตของความยาวเป็นฟังก์ชั่ความพึงพอใจทุกปีงานมีให้หา fixpointของ : y3f(x,y)p(n)xnfx(y)=f(x,y)ym=p(n)fx:[0,2m)→[0,2m)fx(fx(fx(y)))=yyxyfxfx(y)=y
เราสามารถแก้ปัญหานี้ได้ตามวิธีในคำถามดังต่อไปนี้: เมื่อกำหนดของความยาวเราจะสร้างความยาวของความยาวและสุ่มเอาท์พุทxnym=p(n)
yถ้ามันเป็น fixpoint ของ ;fx
มิฉะนั้น ,และเป็นองค์ประกอบที่แตกต่างกัน เราสามารถติดป้ายกำกับพวกเขาเป็นกับ , และเอาท์พุทดังกล่าวว่าการ yyfx(y)fx(fx(y)){y,fx(y),fx(fx(y))}={y0,y1,y2}y0<y1<y2i∈{0,1,2}y=yi
เป็นที่ชัดเจนจากคำจำกัดความที่สิ่งนี้ให้การแจกแจงแบบสม่ำเสมอบนเนื่องจาก non-fixpoint ของมาใน triples{0,1,2}y
ผมขอแสดงให้เห็นถึงการบันทึกความเท่าเทียมกันของปัญหาข้างต้นกับปัญหาที่สมบูรณ์ของ Papadimitriou สำหรับ PPA -เนื่องจากคลาสนี้ส่วนใหญ่ถูกทอดทิ้งในวรรณคดี ปัญหาดังกล่าวถูกกล่าวถึงใน Buss, Johnson:“ หลักฐานพิสูจน์เชิงประพจน์และการลดลงระหว่างปัญหาการค้นหา NP "แต่พวกเขาไม่ได้กล่าวถึงความเท่าเทียมกัน สำหรับ PPA มีปัญหาคล้ายกัน (LONELY) ใน Beame, Cook, Edmonds, Impagliazzo และ Pitassi:“ ความซับซ้อนของปัญหาการค้นหาปัญหา NP” ไม่มีอะไรพิเศษเกี่ยวกับอาร์กิวเมนต์ด้านล่างใช้งานได้โดยอนุโลมสำหรับนายกแปลก ๆ33
ข้อเสนอ:ปัญหาการค้นหา NP ต่อไปนี้คือโพลีเวลาหลาย ๆ ค่าที่ลดลงได้ซึ่งกันและกัน:
ให้วงจรที่เป็นตัวแทนของกราฟสองทิศทางที่ไม่ได้กำหนดทิศทางและจุดยอดซึ่งปริญญาไม่สามารถหารด้วยได้หาจุดสุดยอดอีกอัน(A∪B,E)u∈A∪B3
เมื่อพิจารณาวงจรที่แสดงกราฟกำกับและจุดยอดที่ระดับดุล (กล่าวคือออกนอกองศาลบด้วยองศา) ไม่หารด้วยให้หาจุดยอดอีกอัน(V,E)u∈V3
ป.ร. ให้วงจรการคำนวณฟังก์ชันเช่นที่ค้นหา fixpoint ของฉf:[0,2n)→[0,2n)f3=idf
พิสูจน์:
1≤p2เห็นได้ชัดเนื่องจากมันเพียงพอที่จะนำขอบจากซ้ายไปขวา
2≤p1 : ก่อนอื่นให้เราสร้างกราฟสองฝ่ายที่มีน้ำหนัก ให้และเป็นสำเนาของ : ,\} สำหรับแต่ละขอบเดิมเราใส่ในขอบของน้ำหนักและขอบของน้ำหนัก-1สิ่งนี้ทำให้เท่ากับระดับสมดุลของในกราฟต้นฉบับ หากเป็นจุดสมดุลที่กำหนดเราจะเพิ่มขอบพิเศษของน้ำหนักABVA={xA:x∈V}B={xB:x∈V}x→y{xA,yB}1{xB,yA}−1deg(xA)=−deg(xB)xub≢0(mod3){uA,uB}bเพื่อให้และ 0 จะเป็นจุดสุดยอดที่เราเลือกdeg(uA)=2b≢0(mod3)deg(uB)=0uA
เพื่อที่จะทำให้กราฟเป็นกราฟที่ไม่มีการบอกทิศทางแบบไม่ธรรมดาเราจะลดโมดูโลน้ำหนักทั้งหมดก่อนและลดน้ำหนักที่ขอบทั้งหมด เหลือเพียงขอบน้ำหนักและเท่านั้น หลังสามารถแทนที่ด้วยอุปกรณ์ที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่นแทนที่จะเป็นขอบน้ำหนักเรารวมจุดยอดใหม่ ,สำหรับ , ด้วยขอบ , , , , : สิ่งนี้ทำให้30122{xA,yB}wAizBii=0,…,3{xA,yB}{xA,zBi}{wAi,yB}{wAi,zBi}{wAi,zB(i+1)mod4}deg(wAi)=deg(zBi)=3และก่อเพื่อและ B5≡2(mod3)xAyB
3≤p2 : ผมขอสมมติสำหรับความเรียบง่ายคือแม้เพื่อให้2เราสร้างกราฟกำกับบนดังนี้:n2n≡1(mod3)V=[0,2n)
จุดสุดยอดได้รับการแต่งตั้งจะเป็นn-1 ข้อแรกก่อความสมดุลหรือแต่ละจุดสุดยอดยู ประโยคที่สองมีส่วนทำให้เกิดความสมดุลหรือไปยังจุดยอดที่ไม่ใช่จุดตรึง ดังนั้นสมมติว่าไม่ได้ fixpoint ก็ย่อมไม่สมดุลแบบโมดูโลและยอดใด ๆ อื่น ๆ ที่ไม่สมดุลแบบโมดูโลเป็น fixpoint ของฉu=2n−11−2≡1(mod3)≠u−12≡−1(mod3)u33f
1≤p3 : เราอาจคิดว่ากับได้และได้รับยอดมีปริญญา\A=B=[0,2n)nu∈A≡2(mod3)
เราได้อย่างมีประสิทธิภาพสามารถฉลากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นขอบด้วยยอดเป็นที่(Y) ด้วยวิธีนี้จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของซึ่งเราระบุด้วย{2n}) เรากำหนดฟังก์ชันบนดังนี้y∈B(y,j)j<deg(y)E[0,2n)×[0,2n)[0,22n)f[0,2n)×[0,2n)
ในการเติมเต็มของ : สำหรับแต่ละและนั่นเราทำ , ,3j) นอกจากนี้ , ,สำหรับn-1 สิ่งนี้ออกจากจุดและคะแนนสำหรับแต่ละซึ่งระดับไม่สามารถหารด้วย .Ey∈Bjdeg(y)≤3j<2n−1f(y,3j)=(y,3j+1)f(y,3j+1)=(y,3j+2)f(y,3j+2)=(y,3j)f(3i,2n−1)=(3i+1,2n−1)f(3i+1,2n−1)=(3i+2,2n−1)f(3i+2,2n−1)=(3i,2n−1)3i<2n−1(2n−1,2n−1)3−(deg(y)mod3)(y,i)y∈B3
ใน : สำหรับแต่ละเราแก้ไขการแจงนับที่มีประสิทธิภาพของขอบเหตุการณ์โดยที่x) เราใส่ , ,สำหรับ\ สิ่งนี้จะทำให้คะแนนสำหรับแต่ละจุดยอดซึ่งระดับหารด้วยไม่ได้Ex∈A(y0,j0),…,(yd−1,jd−1)d=deg(x)f(y3i,j3i)=(y3i+1,j3i+1)f(y3i+1,j3i+1)=(y3i+2,j3i+2)f(y3i+2,j3i+2)=(y3i,j3i)i<⌊d/3⌋deg(x)mod3x∈A3
ตั้งแต่ขอบของเหตุการณ์ทั้งสองถูกปล่อยออกมา เราทำให้มันกลายเป็นวงจรอีกอันโดยใช้เป็นจุดที่สาม จุดที่เหลือจะเหลือเป็น fixpoints ของฉโดยการก่อสร้างใด ๆ ของพวกเขาจะก่อให้เกิดการแก้ปัญหาของ (1)deg(u)≡2(mod3)f(2n−1,2n−1)f