Czy występują problemy z NP, nie w P i nie w NP Complete?


34

Czy są jakieś znane problemy w (a nie w ), które nie są ukończone? Rozumiem, że nie ma obecnie znanych problemów, ale nie zostało to wykluczone. NPPNP

Jeśli występuje problem, który to (a nie ), ale nie , czy byłby to wynik braku istniejącego izomorfizmu między instancjami tego problemu zestaw? Jeśli tak, to skąd wiemy, że problem nie jest „trudniejszy” niż to, co obecnie określamy jako zestaw ?NPPNP-completeNP-completeNPNP-complete


1
Zobacz także to powiązane pytanie .
— Raphael

Odpowiedzi:


25

Czy są jakieś znane problemy w NP (a nie w P), które nie są NP Complete? Rozumiem, że nie ma obecnie znanych problemów, ale nie zostało to wykluczone.

Nie, nie jest to nieznane (z wyjątkiem trywialnych języków i , te dwa nie są kompletne z powodu definicji redukcji wielokrotnych jeden, zwykle te dwie są ignorowane przy rozważaniu redukcji wielokrotnych jeden). Istnienie problem, który jest niekompletna wrt wielomiejscowe jeden wielomian zmniejszyć czas Oznaczałoby to, że , które nie są znane (chociaż powszechnie uważa) . Jeśli dwie klasy są różne, to wiemy, że w występują problemy, które nie są kompletne, weź dowolny problem w∅Σ∗NPNPP≠NPNP .P

Jeśli występuje problem, który jest NP (a nie P), ale nie NP Complete, czy byłby to wynik braku istniejącego izomorfizmu między wystąpieniami tego problemu a zestawem NP Complete?

Jeżeli dwie grupy złożoność różnią następnie twierdzenia Ladner występują problemy, które są -intermediate, czyli są one między P a N P - c o m s l e t e .NPPNP-complete

Jeśli tak, to skąd wiemy, że problem NP nie jest „trudniejszy” niż to, co obecnie określamy jako kompletny NP?

Nadal są wielomianowe, które można sprowadzać do problemów , więc nie mogą być trudniejsze niż problemy N P - c o m p l e t e .NP-completeNP-complete


Minęło kilka lat, ale miałem wrażenie, że problemy NP-Hard pasują do opisu OP, gdzie się mieszczą?
— Kevin

2
@Kevin: Nie, NP-trudny oznacza, że ​​problem jest co najmniej tak trudny jak najtrudniejsze problemy w NP.
— Huck Bennett

Co z problemami z czasem działania psuedo-wielomianu?
— Joe

@Joe, nie jestem pewien, co masz na myśli, jeśli masz pytanie zadaj je jako nowe pytanie.
— Kaveh

1
Och, oczywiście przy założeniu P! = NP. Takim problemem byłby izomorfizm grafów, prawda?
— levi

11

Jak stwierdził @Kaveh, to pytanie jest interesujące tylko wtedy, gdy założymy ; reszta mojej odpowiedzi przyjmuje to jako założenie i przede wszystkim zawiera linki do dalszego osłabienia apetytu. Zgodnie z tym założeniem, według twierdzenia LADNER za wiemy, że istnieją problemy, które nie są ani w P ani N P C ; Problemy te są nazywane N P -intermediate lub N P ja . Co ciekawe, twierdzenie Ladnera można uogólnić na wiele innych klas złożoności, aby uzyskać podobne problemy pośrednie. Co więcej, twierdzenie to sugeruje również, że istnieje nieskończona hierarchiaP≠NPPNPCNPNPIproblemów pośrednich, które nie są poli czasie sprowadza się do siebie .NPI

Niestety, nawet przy założeniu bardzo trudno jest znaleźć problemy naturalne, które byłyby możliwe do udowodnienia N P I (oczywiście, że masz sztuczne problemy wynikające z dowodu twierdzenia Ladnera). Tak więc, nawet zakładając, że P ≠ N P w tym czasie, możemy jedynie wierzyć, że niektóre problemy są N P I, ale nie możemy tego udowodnić. Do takich przekonań dochodzimy, gdy mamy uzasadnione dowody, by sądzić, że problem N P nie występuje w N P C i / lub nie w PP≠NPNPIP≠NPNPINPNPCP; lub po prostu, gdy był badany przez długi czas i unikał dopasowania do jednej z klas. W tej odpowiedzi znajduje się dość wyczerpująca lista takich problemów . Obejmuje takie ulubione elementy jak faktoring, dyskretny dziennik i izomorfizm grafów.

BQPBQPNPC⊈BQPNPIBQP


Naprawdę niedawny wynik Babai (patrz jeremykun.com/2015/11/12/… ) podaje quasipolynomalny algorytm dla izomorfizmu grafów, w zasadzie usuwając go z NPI, jeśli wynik się utrzymuje. Co ciekawe, problem ten nie był znany w BQP
— Frédéric Grosshans,

1
@ FrédéricGrosshans posiadający quasipolynomialny algorytm czasu nie usuwa cię z NPI (w rzeczywistości nie usunąłby cię nawet z NPC, chyba że przyjmujesz silniejsze założenia niż tylko P! = NP). Wynik Babai (jeśli jest poprawny, co prawdopodobnie jest), dostarcza jedynie poszlakowych dowodów na to, że GraphIso może być w P, ponieważ w przeszłości, gdy znaleziono algorytmy quasipolynomialne dla trudnych problemów, ostatecznie doprowadziły one do algorytmów wielomianowych.
— Artem Kaznatcheev,

1
@ FrédéricGrosshans Babai wycofał roszczenie dotyczące quasipolynomial runtime . Najwyraźniej wystąpił błąd w analizie.
— Raphael

@Raphael, na podstawie mojego wcześniejszego komentarza, nie sądzę, aby Babai rozluźniający quasipolomomial do subexponential nie był szczególnie istotny w omawianej dyskusji.
— Artem Kaznatcheev

Ponieważ ten komentarz wciąż tu jest, nie chciałem, żeby stał bez poprawek. (Zasadniczo wyśledziłem wszystkie wystąpienia „Babai” na stronie i opublikowałem ten sam komentarz.) Zachęcamy do oflagowania wszystkich komentarzy, które uznają za przestarzałe.
— Raphael

7

Nie NP są znane problemy -Complete być w P . Jeśli istnieje algorytm czasu wielomianowego dla dowolnego problemu pełnego NP , to P = NP , ponieważ każdy problem w NP ma redukcję czasu wielomianowego do każdego problemu pełnego NP . (Tak właśnie definiuje się „ NP-zupełny ”.) I oczywiście, jeśli każdy problem z NP zakończony jest poza P , oznacza to, że P ≠ NP . Nie jesteśmy do końca pewni, dlaczego tak trudno jest to pokazać w ten czy inny sposób; gdybyśmy znali odpowiedź na to pytanie, prawdopodobnie wiedzielibyśmy znacznie więcej o P iNP . Mamy kilka technik dowodzenia, o których wiemy, że nie działają (na przykład relatywizacja i dowody naturalne), ale nie mamy podstawowego wyjaśnienia, dlaczego ten problem jest trudny.

Jeśli występują problemy w NP, które nie są w P , to w rzeczywistości istnieje nieskończona hierarchia problemów w NP między tymi w P i tymi, które są NP kompletne: jest to wynik zwany twierdzeniem Ladnera .

Mam nadzieję że to pomoże!


proszę wyjaśnić: Nie wiadomo, że problemy w NP nie występują w P? Czy wszystkie P nie są już w NP?

1
@ Shimano- Są to dwie różne koncepcje: wszystkie problemy w P są znane z NP. Jednak nie wiemy, czy jakieś problemy w NP nie występują w P. Oznacza to, że P jest podzbiorem NP, ale nie wiemy, czy NP jest podzbiorem P. Czy to wyjaśnia rzeczy?
— templatetypedef

Teraz sprawy stają się coraz wyraźniejsze. Dziękuję bardzo za szybkie odpowiedzi. Potrzebne jest jeszcze jedno wyjaśnienie. Powiedziałeś: „Powodem tego jest to, że każdy problem w NP ma redukcję czasu wielomianowego do każdego problemu kompletnego NP”. To dowodzi, że wszystkie problemy w NP są automatycznie uzupełniane NP? Znowu jestem trochę zdezorientowany

@ Shimano- Niezupełnie. Ważny jest kierunek redukcji. Problem jest NP-kompletny, jeśli wszystkie problemy w NP zredukują się do tego problemu. Można również wykazać, że problem jest trudny do przeprowadzenia przez NP, redukując znany problem NP-zupełny do tego problemu. Jednak pokazanie, że problem w NP sprowadza się do znanego problemu NP-zupełnego, nie pokazuje niczego nowego, ponieważ z definicji wszystkie problemy NP redukują się do wszystkich problemów NP-zupełnych.
— templatetypedef

1
@ Twierdzenie Shimano-Ladnera mówi, że jeśli P! = NP, to muszą występować problemy NP-pośrednie, więc jeśli nie ma problemów NP-pośrednich, to P = NP. I tak - jeśli możemy znaleźć problem w NP, który nie jest w P, niezależnie od tego, czy jest w BQP, wtedy P! = NP.
— templatetypedef

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.