Właściwości wyrażalne w 2-CNF lub 2-SAT


12

Jak wykazać, że pewna właściwość nie może być wyrażona w 2-CNF (2-SAT)? Czy są jakieś gry, takie jak gry z kamieniami? Wygląda na to, że klasyczna gra w czarne kamyki i gra w czarno-białe kamyki są do tego nieodpowiednie (są one kompletne w PSPACE, według Hertela i Pitassi, SIAM J z Computing, 2010).

Lub jakieś techniki inne niż gry?

Edycja : Myślałem o właściwościach, które obejmują zliczanie (lub liczność) nieznanego predykatu ( predykat SO , jak powiedzieliby teoretycy modeli skończonych). Na przykład, jak w przypadku Kliki lub nieważonego dopasowywania. (a) Klika : Czy na danym wykresie występuje klika taka, że podany jest numer ? (b) Dopasowanie : Czy istnieje pasujące w takie jak ?G | C | K M G | M | KCG|C|K MG|M|K

Czy 2-SAT może się liczyć? Czy ma mechanizm zliczania? Wydaje się wątpliwe.


Rozumiem, że w teorii modeli skończonych istnieją gry Ehrenfeucht – Fraïssé (dla FO) i gry Ajtai-Fagin (dla monadycznego SO). Ale nie jestem pewien, czy są one wystarczające tutaj. Również gry w FMT komplikują się w uporządkowanych strukturach, prawda?
Sameer Gupta,

@Marzio wydaje się to jakimś dowodem na to, że nie wszystkie funkcje boolowskie są wyrażalne w 2CNF, ponieważ, jak twierdzisz, odpowiedź na pytanie (nie jestem tego pewna, nie widzę tego jako oczywistego). co to za dowód? czy jest gdzieś opublikowany?
vzn

5
@vzn: trywialna funkcja boolowska, której nie można wyrazić w 2-CNF to:(x1x2x3)
Marzio De Biasi

2
@SameerGupta: po przeformułowaniu perhpas pytanie staje się trudne :-); rzeczywiście , gdzie jest ograniczony do klauzul z dwiema zmiennymi (SO-Krom) przechwytuje NL nad uporządkowanymi strukturami, podczas gdy egzystencjalne SO przechwytuje NP. Oczywiście ograniczone do FO 2-SAT nie mogą się liczyć (a gra Ehrenfeucht – Fraïssé lub techniki kompaktowości są wystarczająco daleko, ponieważ można ich użyć, aby udowodnić, że PARYSTYWA nie można zdefiniować FO). φP1...Pnz¯φ(P1,...,Pn,z¯)φ
Marzio De Biasi

1
dobrze. wydaje się, że istnieje jakaś ogólna teoria, że SAT nie może wyrazić wszystkich funkcji boolowskich dla stałej . co to za teoria? to pytanie dotyczy specjalnego przypadku . zauważ, że istnieje koncepcja „redukcji” -SAT do 3-SAT przez transformację Tseitin . widziałem także podobną koncepcję w dowodach w dolnych granicach obwodu monotonicznego (Razborov). k k = 2 nkkk=2n
vzn

Odpowiedzi:


19

Rodzina bitwektorów to klasa rozwiązań problemu 2-SAT wtedy i tylko wtedy, gdy ma właściwość mediany: jeśli zastosujesz funkcję większości bitowej do trzech dowolnych rozwiązań, otrzymasz inne rozwiązanie. Patrz np. Https://en.wikipedia.org/wiki/Median_graph#2-satisfiable i jego odniesienia. Jeśli więc znajdziesz trzy rozwiązania, dla których nie jest to prawdą, to wiesz, że nie można tego wyrazić w 2-CNF.


David, dzięki, sprawdzi to. @vzn - Czy odpowiedź Davida jest związana z tym, co skomentowałeś 2 dni temu na stronie czatu, że formuły 3SAT istnieją dla wszystkich zestawów wektorów bitowych i szukasz wyniku dla formuł 2SAT dotyczących zestawów wektorów bitowych?
Sameer Gupta

David, Yuval - Z pewnością twoje dowody będą działać, jeśli użyjesz tego samego zestawu zmiennych. Ale co, jeśli zestaw używanych zmiennych może być zupełnie inny? Spójrz na odpowiedź Martina Seymour'a tutaj: cstheory.stackexchange.com/questions/200/… - Aby pokazać, że nie ma zadowalającej redukcji (najlepiej logspace) z K-Clique lub K-Matching do 2SAT wymagałoby innego dowodu . Myśli?
Sameer Gupta

1
Dodanie zmiennych pomocniczych, a następnie ich rzutowanie nie pomoże, ponieważ jeśli właściwość mediany jest prawdziwa dla rozszerzonego systemu zmiennych, to nadal jest prawdziwa w projekcji.
David Eppstein

4
Innym sposobem na stwierdzenie, że mediana (lub większość) jest polimorfizmem dla ograniczeń 2SAT. W rzeczywistości wiadomo, że każdy CSP (nawet nie-boolowski), który ma większość jako polimorfizm, znajduje się w (Dalmau-Krokhin '08). NLP
arnab

10

Niech będzie właściwością n zmiennych. Załóżmy, że istnieje wzór 2CNF φ ( x 1 , , x n , y 1 , , y m ) taki, że P ( x 1 , , x n ) y 1y m φ ( x 1P(x1,,xn)nφ(x1,,xn,y1,,ym) Twierdzimy, że φ jest równoważne formule 2CNF ψ obejmującej tylko x 1 , , x n . Aby to udowodnić, wystarczy pokazać, jak wyeliminować y m . Napisz φ = χ s k = 1 ( y mU k ) t =

P(x1,,xn)y1ymφ(x1,,xn,y1,,ym).
φψx1,,xnym gdzieUk,Vsą literałami, aχnie obejmujeym. Wzórφjest równoważny χ( ¯ y m s k = 1 Uk)(ym t = 1 V)
φ=χk=1s(ymUk)=1t(ym¯V),
Uk,Vχymφ Dowodzi to twierdzenia, gdy y m nie występuje w klauzuli jednostki; jeśli tak, możemy to wyeliminować bezpośrednio.
χ(ym¯k=1sUk)(ym=1tV.)χ(k=1sUk=1tV.)χk=1s=1t(UkV.)
ym

P.(x1,,xn)ψ(x1,,xn)P.P.K.K.n


yjaψx1x2)xnϕ1ϕ2)ϕ2)

1
yjayja

5

L. -L.

(Tak, znam te funkcje obliczeniowe dodawania, mnożenia i liczenia, ale łatwo przekonwertować je na wersje decyzyjne ich problemów).

L.N.L.N.L.ZAdo0ZAdo0

(c) Tak więc do zliczania , nawet jeśli możesz nie być w stanie uzyskać równoważnego wyrażenia w 2-CNF, stosując metodę opisaną w (b), możesz uzyskać równoważne wyrażenie 2-CNF.

Więc tak, 2-SAT może liczyć.

N.L.|M.|N.L.


1
Re (c), jeśli wierzysz mojej odpowiedzi, wówczas równoważną ekspresję 2-CNF można przekształcić w bona fide równoważną ekspresję 2-CNF.
Yuval Filmus,

-  

Możesz przeczytać moją odpowiedź i przekonać się sam. Zauważ, że w tym przypadku nie ma ograniczeń czasu / przestrzeni.
Yuval Filmus,

1
L.ZAdo0faxL.fa(x)

ϕxjaϕ-xja 
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.