วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี

คำถาม & คำตอบสำหรับนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีและนักวิจัยในสาขาที่เกี่ยวข้อง

3
การแก้ n × n × n Rubik's Cube NP-hard อย่างเหมาะสมหรือไม่
พิจารณาเห็นได้ชัดทั่วไปของRubik 's Cube มันเป็นเรื่องยากไหมที่จะคำนวณลำดับการเคลื่อนที่ที่สั้นที่สุดที่แก้ปัญหาสัญญาณรบกวนที่กำหนดหรือมีอัลกอริธึมเวลาพหุนามหรือไม่?n × n × nn×n×nn\times n\times n [ผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องบางอย่างมีการอธิบายไว้ในโพสต์บล็อกล่าสุดของฉัน ]

9
การอ้างอิงสำหรับเทคนิคการพิสูจน์ TCS
มีการอ้างอิงใด ๆ (ออนไลน์หรือในรูปแบบหนังสือ) ที่จัดระเบียบและอภิปรายทฤษฎีบท TCS ด้วยเทคนิคการพิสูจน์หรือไม่? Garey และ Johnsonทำสิ่งนี้เพื่อการสร้างวิดเจ็ตชนิดต่าง ๆ ที่จำเป็นสำหรับการพิสูจน์ความสมบูรณ์แบบของ NP (โดยเฉพาะในบทที่ 3 ของหนังสือของพวกเขา) แต่ฉันสงสัยว่ามีอะไรที่ใช้เทคนิคการพิสูจน์ใน TCS ในวงกว้างมากขึ้น ตัวอย่างเช่นหัวข้ออาจรวมถึงเส้นทแยงมุมแยกย่อยตามประเภทของการก่อสร้างที่ใช้ พิสูจน์โดยการคำนวณประวัติศาสตร์ กองกำลังของฉาก ข้อโต้แย้งเรื่องการบีบอัดไม่ได้ ฯลฯ ฉันคิดว่าฉันสามารถตัดทอนทฤษฎีมาตรฐานของข้อความการคำนวณและจัดเรียงส่วนใหม่ได้ แต่มันจะดีมากถ้ามีบางสิ่งออกมาที่ให้ความเห็นเพิ่มเติมและแสดงว่ามี commonalities ระหว่างเทคนิคต่างๆ ใช้ เพียงเพื่อให้ชัดเจนเนื่องจากข้อความใด ๆ ที่จะใช้การพิสูจน์สิ่งที่ฉันสนใจในการค้นหาคือการอ้างอิงที่เทคนิคการพิสูจน์ตัวเองเป็นเรื่องจริง นอกเหนือจากบทที่ 3 ของ Garey and Johnson นี่เป็นอีกตัวอย่างบางส่วนที่เพิ่งเกิดขึ้นกับฉัน: ในLi และ Vitanyiในบทที่ 6 พวกเขาพูดถึงวิธีการบีบอัดข้อมูลและยกตัวอย่างวิธีการใช้เทคนิค

9
อะไรคือความแตกต่างระหว่างการไม่กำหนดและการสุ่ม?
ฉันเพิ่งได้ยินสิ่งนี้ - "เครื่องจักรที่ไม่ได้กำหนดค่าได้นั้นไม่เหมือนกับเครื่องจักรที่น่าจะเป็นในแง่ที่หยาบคายเครื่องจักรที่ไม่ได้กำหนดค่าได้นั้นเป็นเครื่องจักรที่น่าจะเป็นไปได้ ฉันรู้สึกราวกับว่าฉันได้จุด แต่ฉันทำไม่ได้จริงๆ ใครช่วยอธิบายเรื่องนี้ให้ฉัน (ในบริบทของเครื่องจักรหรือโดยทั่วไป) แก้ไข 1: เพียงเพื่อชี้แจงคำพูดที่อยู่ในบริบทของหุ่นยนต์ จำกัด แต่คำถามนี้มีความหมายสำหรับเครื่องทัวริงเช่นเดียวกับที่คนอื่นได้ตอบ นอกจากนี้ฉันได้ยินผู้คนพูดว่า - "... จากนั้นฉันเลือกวัตถุ x จากชุดที่ไม่ได้กำหนดไว้" ฉันเคยคิดว่าพวกเขาหมายถึง - "สุ่ม" ดังนั้นความสับสน

4
ตัวอย่างที่ความเป็นเอกลักษณ์ของโซลูชันช่วยให้ค้นหาได้ง่ายขึ้น
ความซับซ้อนของคลาสประกอบด้วยที่สามารถตัดสินใจได้ด้วยพหุนามเวลา nondeterministic ทัวริงเครื่องจักรที่มีคนยอมรับเส้นทางการคำนวณ นั่นคือวิธีแก้ปัญหาถ้ามีเฉพาะในแง่นี้ มันเป็นความคิดสูงไม่น่าที่ทุก -problems อยู่ในเพราะโดยองอาจ-Vazirani ทฤษฎีบทนี้จะบ่งบอกถึงการล่มสลาย{RP}N P U P P N P = R PUPUP\mathsf{UP}NPNP\mathsf{NP}UPUP\mathsf{UP}PP\mathsf{P}NP=RPNP=RP\mathsf{NP}=\mathsf{RP} ในทางตรงกันข้ามไม่มีปัญหาเป็นที่รู้จักกันเป็น - เสร็จสมบูรณ์ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความต้องการโซลูชั่นที่ไม่ซ้ำกันยังคงทำให้พวกเขาง่ายขึ้นN PUPUP\mathsf{UP}NPNP\mathsf{NP} ฉันกำลังมองหาตัวอย่างซึ่งข้อสันนิษฐานที่ไม่เหมือนใครนำไปสู่อัลกอริทึมที่เร็วกว่า ตัวอย่างเช่นการดูปัญหากราฟสามารถพบกลุ่มสูงสุดในกราฟได้เร็วขึ้น (แม้ว่าอาจจะยังอยู่ในช่วงเวลาเอ็กซ์โปเนนเชียล) ถ้าเรารู้ว่ากราฟมีกลุ่มสูงสุดไม่ซ้ำกันหรือไม่ วิธีการเกี่ยวกับ -colorability, เส้นทาง Hamiltonian ที่ไม่เหมือนใคร, ชุดขั้นต่ำที่ไม่ซ้ำใครเป็นต้นkkk โดยทั่วไปเราสามารถกำหนดรุ่นที่ไม่ซ้ำกันแก้ปัญหาของใด ๆ ปัญหาที่สมบูรณ์ไต่เขาลงไป{UP} เป็นที่ทราบกันหรือไม่ว่ามีผู้ใดบ้างที่เพิ่มข้อสมมติฐานที่เป็นเอกลักษณ์จะนำไปสู่อัลกอริทึมที่เร็วขึ้น? (อนุญาตให้ยังคงเป็นเลขชี้กำลัง)U PNPNP\mathsf{NP}UPUP\mathsf{UP}

5
ผลลัพธ์ใน CS เชิงทฤษฎีที่เป็นอิสระจาก ZFC
ฉันจะถามคำถามที่ค่อนข้างคลุมเครือเนื่องจากเส้นแบ่งระหว่างวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีและคณิตศาสตร์ไม่ได้แยกแยะได้ง่ายเสมอไป คำถาม:คุณรู้หรือไม่ว่าผลลัพธ์ที่น่าสนใจใน CS ซึ่งเป็นอิสระจาก ZFC (เช่นทฤษฎีเซตมาตรฐาน) หรือที่ได้รับการพิสูจน์แล้วใน ZFC (+ สัจพจน์อื่น ๆ ) และได้รับการพิสูจน์ในภายหลังใน ZFC alorne? ฉันถามเพราะฉันใกล้จะทำวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของฉันเสร็จแล้วและผลลัพธ์หลักของฉัน (การกำหนดระดับของเกมที่ใช้ในการให้ "ความหมายของเกม" กับคำกริยาความน่าจะเป็นแคลคูลัส) เป็นช่วงเวลาที่พิสูจน์แล้ว ใน ZFC ขยายไปกับสัจพจน์อื่น ๆ (กล่าวคือการปฏิเสธของสมมติฐานต่อเนื่องและ, Axiom ของมาร์ติน )¬ C H Mμμ\mu¬CH¬CH\neg CH MAMAMA ดังนั้นการตั้งค่าเป็นวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์อย่างชัดเจน (modal -calculus เป็นตรรกะเชิงเวลาและฉันขยายมันเพื่อทำงานกับระบบน่าจะเป็น)μμ\mu ฉันอยากจะอ้างถึงตัวอย่างอื่น ๆ ในวิทยานิพนธ์ของฉัน (ถ้าคุณรับทราบ) ประเภทนี้ ขอบคุณล่วงหน้า, บาย มัตเตโอ

6
ปัญหาเชิงเรขาคณิตที่เกิดจากปัญหา NP-Complete ใน
ปัญหาทางเรขาคณิตเป็นเรื่องง่ายเมื่อพิจารณาในแต่ NP-complete ในสำหรับ (รวมถึงหนึ่งในปัญหาที่ฉันโปรดปรานฝาครอบดิสก์ยูนิต)R d d ≥ 2R1R1R^1RdRdR^dd≥ 2d≥2d\geq2 ไม่มีใครรู้ปัญหาที่ polytime สามารถแก้ไขได้สำหรับและแต่ NP-complete สำหรับหรือไม่? R 2 R d , d ≥ 3R1R1R^1R2R2R^2Rd,d≥3Rd,d≥3R^d,d\geq3 โดยทั่วไปแล้วมีปัญหาอะไรบ้างที่ NP-complete สำหรับแต่ Polytime สามารถแก้ไขได้สำหรับที่ ?R k - 1 k ≥ 3RkRkR^kRk−1Rk−1R^{k-1}k≥3k≥3k\geq3

14
ทฤษฎีออโตมาต้ามีประโยชน์อย่างไร?
มีวิธีการสมัครในหัวข้อที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีอยู่เสมอ แต่ตำราและหลักสูตรระดับปริญญาตรีมักจะไม่อธิบายเหตุผลที่ว่าทฤษฎีออโตมาตะเป็นหัวข้อที่สำคัญและไม่ว่ามันจะยังคงมีการใช้งานในทางปฏิบัติ ดังนั้นนักศึกษาระดับปริญญาตรีอาจมีปัญหาในการทำความเข้าใจความสำคัญของทฤษฎีออโตมาตะและอาจคิดว่ามันไม่ได้มีประโยชน์อะไรอีกต่อไป ทฤษฎีออโตมาต้ายังคงมีประโยชน์ในทางปฏิบัติหรือไม่? มันควรเป็นส่วนหนึ่งของหลักสูตร CS ระดับปริญญาตรีหรือไม่?

2
สัจพจน์ที่จำเป็นสำหรับวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎี
คำถามนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากคำถามที่คล้ายกันเกี่ยวกับคณิตศาสตร์ประยุกต์ใน mathoverflow และการจู้จี้คิดว่าคำถามสำคัญของ TCS เช่น P vs. NP อาจเป็นอิสระจาก ZFC (หรือระบบอื่น ๆ ) ในฐานะที่เป็นพื้นหลังน้อย, คณิตศาสตร์กลับเป็นโครงการของการหาหลักการที่จำเป็นในการพิสูจน์ทฤษฎีบทสำคัญบางอย่าง กล่าวอีกนัยหนึ่งเราเริ่มจากชุดของทฤษฎีบทที่เราคาดว่าจะเป็นจริงและพยายามหาเซตของสัจพจน์ 'ธรรมชาติ' ที่น้อยที่สุดที่ทำให้พวกมันเป็นเช่นนั้น ฉันสงสัยว่าวิธีการทางคณิตศาสตร์แบบย้อนกลับถูกนำไปใช้กับทฤษฎีที่สำคัญของ TCS หรือไม่ โดยเฉพาะทฤษฎีความซับซ้อน ด้วยการหยุดชะงักของคำถามเปิดมากมายใน TCS ดูเหมือนเป็นธรรมชาติที่จะถามว่า "เรามีความจริงอะไรที่ไม่ได้ลองใช้" หรือมีคำถามที่สำคัญใน TCS ที่แสดงว่าเป็นอิสระจากระบบย่อยง่าย ๆ ของเลขคณิตลำดับสองหรือไม่

2
ปัญหาผลรวมของสแควร์รูตแข็งหรือไม่
ผลรวมของรากที่สองปัญหาขอให้ลำดับสองและของจำนวนเต็มบวกไม่ว่าจะเป็นผลรวมน้อยกว่าเท่ากับหรือมากกว่า กว่าผลรวม{} สถานะความซับซ้อนของปัญหานี้เปิดอยู่ ดูโพสต์นี้สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม ปัญหานี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในเรขาคณิตการคำนวณโดยเฉพาะอย่างยิ่งในปัญหาที่เกี่ยวข้องกับเส้นทางที่สั้นที่สุดของ Euclidean และเป็นสิ่งสำคัญที่ทำให้การถ่ายโอนอัลกอริทึมสำหรับปัญหาเหล่านั้นจาก RAM จริงไปยัง RAM จำนวนเต็มมาตรฐานa1,a2,…,ana1,a2,…,ana_1, a_2, \dots, a_nb1,b2,…,bnb1,b2,…,bnb_1, b_2, \dots, b_n∑iai−−√∑iai\sum_i \sqrt{a_i}∑ibi−−√∑ibi\sum_i \sqrt{b_i} เรียกปัญหาΠ ผลบวกของสแควร์รูทยาก (ตัวย่อΣ√-hard?) ถ้ามีการลดเวลาพหุนามจากผลรวมของปัญหารากที่สองเป็นΠ ไม่ยากที่จะพิสูจน์ว่าปัญหาต่อไปนี้คือผลรวมของสแควร์รูทยาก เส้นทางที่สั้นที่สุดในกราฟเรขาคณิตแบบยุคลิด 4d อินสแตนซ์: กราฟซึ่งจุดยอดเป็นจุดในโดยมีขอบถ่วงน้ำหนักโดย Euclidean distane; สองจุดยอดและG=(V,E)G=(V,E)G=(V,E)Z4Z4\mathbb{Z}^4sssttt เอาท์พุท: เส้นทางที่สั้นที่สุดจากไปในGssstttGGG แน่นอนว่าปัญหานี้สามารถแก้ไขได้ในพหุนามในแรมจริงโดยใช้อัลกอริทึมของ Dijkstra แต่การเปรียบเทียบแต่ละครั้งในอัลกอริทึมนั้นจำเป็นต้องแก้ปัญหาผลรวมของสแควร์รูท การลดใช้ความจริงที่ว่าจำนวนเต็มใด ๆ สามารถเขียนเป็นผลรวมของสี่เหลี่ยมที่สมบูรณ์แบบสี่อัน เอาท์พุทของการลดจริง ๆ แล้วเป็นวัฏจักรของจุดยอด2n+22n+22n+2 ปัญหาอื่น ๆ คือ sum-of-square-root-hard? ฉันสนใจเป็นพิเศษในปัญหาที่มีการแก้ปัญหาเวลาพหุนามในแรมจริง ดู คำถามก่อนหน้าของฉันสำหรับความเป็นไปได้ ตามที่โรบินแนะนำคำตอบที่น่าเบื่อนั้นน่าเบื่อ …

4
คือ ?
เรารู้ว่าระดับแรกของลำดับชั้นของพหุนาม (เช่น NP และร่วม NP) อยู่ใน PP, และPSPACE นอกจากนี้เรายังรู้จากโทดะทฤษฎีบทที่{}PP⊆PSPACEPP⊆PSPACEPP \subseteq PSPACEPH⊆PPPPH⊆PPPPH \subseteq P^{PP} เราจะรู้ว่า ? ถ้าไม่เป็นเช่นนั้นทำไมมีoracleแข็งกว่า ? เป็นไปได้หรือไม่ที่และPP \ nsubseteq PH ?PH⊆PPPH⊆PPPH \subseteq PPPPPPPPPPPPPPPPPPH⊈PPPH⊈PPPH \nsubseteq PPPP⊈PHPP⊈PHPP \nsubseteq PH คำถามนี้ง่ายมาก แต่ฉันไม่พบทรัพยากรใด ๆ ฉันถามนี้คำถามที่เกี่ยวข้อง แต่น้อยมากที่เฉพาะเจาะจงเกี่ยวล้นคณิตศาสตร์ก่อนที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อ ที่นี่เป็นที่ที่เกี่ยวข้องบ้าง ( แต่แตกต่างกัน) คำถาม: Is coNP#P=NP#P=P#PcoNP#P=NP#P=P#PcoNP^{\#P}=NP^{\#P}=P^{\#P} ? Update:ดูคำถามของ Noam Nisan ที่นี่: ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับค่า PH ใน PP?

4
คุณจะแนะนำอะไรให้คนที่ต้องการทำวิจัยเป็นงานอดิเรก?
ฉันชอบทำ TCS ในเวลาว่าง เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันพยายามทำวิจัยเป็นงานอดิเรก ฉันกำลังมองหาข้อมูลเพิ่มเติมจากผู้ที่ทำเต็มเวลา: - คุณคิดว่าเป็นไปได้ไหมที่จะทำสิ่งนี้ "เพื่อความสนุก"? ฉันไม่มีความตั้งใจที่จะได้รับปริญญาเอก - ทรัพยากรอะไรที่คุณจะแนะนำ?

5
เมื่อใดที่คุณควรพูดในสิ่งที่คุณรู้
คุณควรทำอย่างไรเมื่อคุณเห็นคำถามที่เกิดขึ้นในที่สาธารณะพูดที่นี่ในการแลกเปลี่ยนสแต็คที่คุณรู้คำตอบเพราะคุณกำลังมองหาเป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิจัยในปัจจุบัน? ตัวอย่างเช่นฉันเห็นคำถาม TCS.SX ที่ฉันรู้คำตอบเพราะฉันทำงานเกี่ยวกับปัญหาเมื่อเร็ว ๆ นี้ ฉันยังเขียนผลลัพธ์ไม่เสร็จและพยายามหาผลอีกสองสามข้อเพื่อสร้างรายงานที่ยอมรับได้ ฉันควรติดต่อผู้ถามเป็นการส่วนตัวหรือไม่? อ้างสิทธิ์เครดิตสาธารณะโดยเผยแพร่คำตอบในไซต์หรือไม่ ฉันควรทำอย่างไร?

7
เรารู้อะไรเกี่ยวกับโปรแกรมที่ถูกต้องที่พิสูจน์ได้?
ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของโปรแกรมคอมพิวเตอร์และคอมพิวเตอร์ที่มีความสำคัญยิ่งขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้เราสงสัยว่าทำไมเรายังไม่ใช้ภาษาโปรแกรมร่วมกันซึ่งคุณต้องแสดงหลักฐานอย่างเป็นทางการว่ารหัสของคุณทำงานอย่างถูกต้อง ฉันเชื่อว่าคำว่า 'รับรอง compiler' (ฉันพบที่นี่ ): คอมไพเลอร์รวบรวมภาษาการเขียนโปรแกรมที่ไม่เพียง แต่ต้องเขียนรหัส แต่ยังระบุคุณสมบัติของรหัสและพิสูจน์ว่ารหัสปฏิบัติตาม สเปค (หรือใช้โปรแกรมพิสูจน์อัตโนมัติ) ขณะค้นหาอินเทอร์เน็ตฉันพบโครงการที่ใช้ภาษาการเขียนโปรแกรมง่าย ๆ หรือโครงการที่ล้มเหลวซึ่งพยายามปรับภาษาการเขียนโปรแกรมที่ทันสมัย สิ่งนี้ทำให้ฉันคำถามของฉัน: มีคอมไพเลอร์ที่ผ่านการรับรองใด ๆ ที่ใช้ภาษาการเขียนโปรแกรมแบบเต็มเป่าหรือเป็นไปไม่ได้ในทางทฤษฎีหรือเป็นไปไม่ได้? นอกจากนี้ฉันยังไม่เห็นคลาสความซับซ้อนใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับโปรแกรมที่พิสูจน์ได้เช่น 'คลาสของทุกภาษาที่ decidable โดยเครื่องทัวริงซึ่งมีการพิสูจน์ว่าเครื่องทัวริงนี้หยุดทำงาน' ซึ่งฉันจะเรียกว่าเป็นอะนาล็อกชุดของภาษาแบบเรียกซ้ำProvableRProvableRProvableRRRR ฉันสามารถเห็นข้อดีของการเรียนคลาสที่ซับซ้อนเช่น: สำหรับProvableRProvableRProvableRปัญหา Halting นั้นสามารถตัดสินใจได้ (ฉันยังคาดเดาProvableREProvableREProvableREกำหนดไว้ในวิธีที่ชัดเจนว่าจะเป็นคลาสที่ใหญ่ที่สุดของภาษาที่มันสามารถถอดรหัสได้) นอกจากนี้ฉันสงสัยว่าเราจะแยกแยะโปรแกรมที่มีประโยชน์จริง ๆ : ใครจะใช้โปรแกรมเมื่อคุณไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่ายุติ ดังนั้นคำถามที่สองของฉันคือ: เรารู้อะไรเกี่ยวกับคลาสความซับซ้อนที่ต้องการภาษาที่มีภาษาของพวกเขาเพื่อให้มีคุณสมบัติบางอย่าง?

3
ไม่
เท่าที่ฉันเข้าใจโปรแกรมทฤษฎีความซับซ้อนทางเรขาคณิตพยายามแยกโดยพิสูจน์ว่าการเปลี่ยนแปลงของเมทริกซ์เชิงซ้อนที่มีค่าเชิงซ้อนนั้นยากต่อการคำนวณมากกว่าตัวกำหนดVP≠VNPVP≠VNPVP \neq VNP คำถามที่ฉันได้หลังจาก skimming ผ่าน GCT เอกสาร: Would นี้ทันทีเปรยหรือมันเป็นเพียงขั้นตอนที่สำคัญต่อเป้าหมายนี้หรือไม่?P≠NPP≠NPP \neq NP

3
ความซับซ้อนของพารามิเตอร์ของชุดการกดในมิติ VC จำกัด
ฉันสนใจในความซับซ้อนแบบแปรผันของสิ่งที่ฉันจะเรียกว่าปัญหาชุดมิติกระทบมิติ: กำหนดพื้นที่พิสัย (เช่นชุดระบบ / ไฮเปอร์กราฟกราฟ) S = (X, R) มีมิติ VC มากที่สุดและ จำนวนเต็มบวก k, X มีชุดย่อยของขนาด k ที่กระทบทุกช่วงใน R หรือไม่? เวอร์ชันของพารามิเตอร์ของปัญหาถูกทำให้เป็นพารามิเตอร์โดย k ค่าของ d คืออะไรปัญหา d-Dimitting Hitting Set ใน FPT ใน W [1]? W [1] -hard? W [2] -hard? สิ่งที่ฉันรู้สามารถสรุปได้ดังนี้: ชุดการกดปุ่ม 1 มิติอยู่ใน P และอยู่ใน FPT ถ้า S มีมิติที่ 1 …

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