คุณสมบัติ FO จะทำลายความแข็งของ NL เมื่อใด


10

บริบท: เราพิจารณาเฉพาะกราฟิคเท่านั้น ให้ CYCLE เป็นภาษาของกราฟที่มีวงรอบ มันเป็นปัญหา NL-complete ให้ HASEDGE เป็นภาษาของกราฟที่มีอย่างน้อยหนึ่งขอบ จากนั้นเล็กน้อยนั้นไม่ใช่ NL-hard อีกต่อไปในขณะที่ยังคงอยู่CYCLE∪HASEDGECYCLE∪HASEDGE¯

ปัญหาที่แท้จริง:ฉันสงสัยว่าภาษายังคงเป็น NL-hard

CYCLE∪{(V,E):(∃u,v,x,y)[E(u,v)∧E(x,y)∧¬E(u,y)∧¬E(x,v)]}

คำถาม:สำหรับสูตรในคำศัพท์ของกราฟคือ NL-hard? คุณสมบัตินี้ตัดสินใจได้หรือไม่?CYCLE ∪ { ( V , E ) : ( V , E ) ⊨ ϕ }ϕ

CYCLE∪{(V,E):(V,E)⊨ϕ}

ขอบคุณสำหรับข้อมูลของคุณ!

คำตอบ:


4

ผมขอเรียกทรัพย์สินใน "ปัญหาที่เกิดขึ้นจริงของคุณ"{} การแมปต่อไปนี้ลดเป็น :CYCLE CYCLE ∪ NODIAGNODIAGCYCLECYCLE∪NODIAG

สำหรับรับแทนทุกจุดสุดยอดในสองสำเนาและและถ้ามีขอบในให้มีขอบและ'V') ดังนั้นทุกกราฟตอบสนอง{}v G v v ′ ( u , v ) E G ′ ( u , v ) , ( u , v ′ ) , ( u ′ , v ) ( u ′ , v ′ ) G G ′ ¬ NODIAGG=(V,E)vGvv′(u,v)EG′(u,v),(u,v′),(u′,v)(u′,v′)GG′¬NODIAG

นอกจากนี้มีวงจร IFFมีวงจรจึงตอบสนอง IFF satifies{} ดังนั้นนั้นยากมาก G G ′ CYCLE ∪ NODIAG G CYCLE CYCLE ∪ NODIAGG′GG′CYCLE∪NODIAGGCYCLECYCLE∪NODIAG

ฉันคิดว่าการก่อสร้างที่คล้ายกันจะสามารถใช้ได้กับทรัพย์สินที่เป็นสากลทุกประการ


ขอบคุณสำหรับการทำงาน Jan! แต่ฉันไม่แน่ใจว่าคุณได้แก้ไขปัญหาเรียบร้อยแล้วหรือไม่หากโครงสร้าง NODIAG ปรากฏใน G มันจะยังคงปรากฏในตอนท้ายของการก่อสร้าง AFAIU
— Michaël Cadilhac

ใช่ แต่อย่างนั้น การก่อสร้างที่บังคับใช้ NODIAG ดังนั้นหากG ⊨ CYCLEแล้วG ' ⊨ CYCLEจึงG ' ⊨ CYCLE ∪ NODIAG OTOH ถ้าG ⊭ CYCLEแล้วและด้วยเหตุนี้{} ดังนั้นการก่อสร้างลดจะ{} G′⊨¬NODIAGG⊨CYCLEG′⊨CYCLEG′⊨CYCLE∪NODIAGG⊭CYCLEG′⊭CYCLEG′⊭CYCLE∪NODIAGCYCLECYCLE∪NODIAG
— Jan Johannsen

แจนฉันเสียใจอย่างสุดซึ้งฉันสับสนกับถ้อยคำของคำถาม; กราฟย่อยที่อธิบายไว้นั้นถูกคิดว่าเป็นกราฟที่ไม่รวม โปรดทราบว่าด้วยถ้อยคำก่อนหน้านี้คุณเพียงแค่ต้องเพิ่มโหนดใหม่สี่โหนดและขอบ , , และเพื่อให้กราฟออกจาก NODIAG อีกครั้งฉันเสียใจมากสำหรับการพิมพ์ผิด ยู,โวลต์,x,Yu→vx→yu→Y
— Michaël Cadilhac

(PS: ในขณะที่ฉันเป็นหนี้คุณสำหรับการทำงานกับคำถามที่ผิดที่นี่เป็นกระดาษ TCS ที่มีชื่อดีที่ไม่ปรากฏในรายการของคุณ: Diamonds เป็น Forever (The Variety DA)โดย Tesson และ Therien.)
— Michaël Cadilhac

ในกรณีที่วิธีการเกี่ยวกับการเพิ่มยอดใหม่ ๆ ในทุกขอบ: ในแทนที่ทุกโดยและโวลต์) กราฟผลลัพธ์คือวัฏจักร iffคือและไม่มีโครงสร้างที่แยกออก BTW ฉันจะไม่รักษารายการนั้นอีกต่อไป Ge=(u,v)(u,ve)(ve,v)G′G
— Jan Johannsen

2

ปัญหาที่แท้จริงคือ FO การทดสอบว่ามีเช่นนั้น( a , c ) , ( b , d ) ∈ E ( G )และ( a , d ) , ( b , c ) ∉ E ( G )เห็นได้ชัดใน FOa,b,c,d∈V(G)(a,c),(b,d)∈E(G)(a,d),(b,c)∉E(G)

สมมติว่าไม่มีเช่น , จากนั้นGยอมรับวัฏจักรชี้นำถ้าหากจียอมรับวัฏจักรชี้นำของความยาวสอง สิ่งนี้สามารถอนุมานได้จากความจริงที่ว่าสำหรับสองจุดยอดaและbของGย่านที่อยู่นอกN - ( a )และN - ( b )เป็นเช่นนั้นที่N - ( a ) ⊆ N - ( b )หรือN -a,b,c,dGGabGN−(a)N−(b)N−(a)⊆N−(b) )N−(b)⊆N−(a)

ดังนั้นจึงเพียงพอที่จะตรวจสอบว่ามีเช่นนั้น( a , b ) , ( b , a ) ∈ E ( G )ซึ่งอยู่ใน FOa,b∈V(G)(a,b),(b,a)∈E(G)

ดังนั้นอยู่ในC Y C L E ∪ N O D ฉันGและถ้าหาก( ∃ , B , C , D ) [ ( E ( , ข) ∧ E ( C , D ) ∧ ¬ E ( , d ) ∧ ¬ E ( B , C ) ) ∨GCYCLE∪NODIAG(∃a,b,c,d)[(E(a,b)∧E(c,d)∧¬E(a,d)∧¬E(b,c))∨(E(a,b)∧E(b,a))]


ขอบคุณเอเดรียน คุณสนใจที่จะเพิ่มการโต้แย้งว่าทำไมละแวกใกล้เคียงของสองโหนดใดเทียบได้? ฉันจะรอนิดหน่อยเพื่อดูว่ามีใครแก้ปัญหาทั้งหมดและถ้าไม่มีใครปรากฏขึ้นฉันจะไปหาคำตอบของคุณ
— Michaël Cadilhac

ฉันไม่คิดว่าการเปรียบเทียบพื้นที่ใกล้เคียงมีอยู่จริง ใช้เวลาเช่นกราฟของเพียงสี่จุด, B , C , Dที่มีขอบ( , C )และ( ข, d ) กราฟความพึงพอใจของไมเคิลสูตร แต่N - ( ) = { C }เปรียบกับN - ( ข) = { d } a,b,c,d(a,c)(b,d)N−(a)={c}N−(b)={d}
— Jan Johannsen

@Jan: ถ้าฉันไม่เข้าใจผิดประเด็นของ Adrien ก็คือถ้ากราฟ <i> ไม่ได้ </i> ทำให้พอใจในส่วนที่สองถ้าเป็นวงจรก็จะมีวงจรที่มีความยาว 2 ดังนั้นจุดของเขาคือ หากกราฟ <i> ไม่ตรง </i> จะตอบสนองส่วนที่สองดังนั้นจึงมีความสามารถในการเปรียบเทียบ
— Michaël Cadilhac
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.