Jak szybko niedeterministyczny algorytm dla problemu pełnego EXPTIME musiałby sugerować


20

Jak szybko niedeterministyczny algorytm dla problemu pełnego EXPTIME musiałby sugerować ? Algorytm niedeterministyczny czasu wielomianowego natychmiast implikowałby to, ponieważ ale nikt nie wierzy, że . Jeśli zrobiłem algebrę w prawo (patrz poniżej), twierdzenie o hierarchii czasu nadal dawałoby implikację dla czasów uruchamiania dla dowolnego wielobiegunowego , ale dla wszystko, co wiem, to całkowite problemy z wydajnymi redukcjami, które pozwalają wolniejszym algorytmom dawać wynik. Czy występują problemy z pełnymi wyjątkami, gdy wiemy coś w rodzaju lubP≠NPP≠EXPTIMENP=EXPTIMEP≠NPO(2n/f(n))f(⋅)2n/n2n/n2 z niedeterminizmem wystarczy?

Wyjaśnienie „algebry”: implikuje przez argument dopełniający, więc niedeterministyczny algorytm dla problemu pełnego EXPTIME byłby również jednym dla problemu pełnego NEXPTIME. W przypadku wielobiegunowego byłoby to sprzeczne z niedeterministycznym twierdzeniem o hierarchii czasu, ponieważ moglibyśmy zmniejszyć używając NTIME .E X P T I M E = N E X P T I M E 2 n / f ( n ) f ( ⋅ ) L ∈ ( 2 n )P=NPEXPTIME=NEXPTIME2n/f(n)f(⋅)L∈(2n)


6
Myślę, że tak naprawdę potrzebujesz czasu działania aby uzyskać sprzeczność z twierdzeniem o hierarchii czasu. Wydaje mi się też, że to mało prawdopodobne. 2no(1)
— Sasho Nikolov

2
Wystarczy powtórzyć pytanie: jaki jest największy f gdzie ExpTime ⊆ NTime (f(n)) oznacza NP ⊈ P?
— Kaveh

ps: jeśli zarejestrujesz konto, możesz łatwiej edytować swoje pytanie.
— Kaveh

3
Uważam, że Sasho ma rację, jeśli EXPTIME=NEXPTIME taki, że L jest EXPTIME a L′ jest NEXPTIME a L′ jest redukowalne do L w czasie O(nk) , to nadal możliwe jest, że L∈NTIME(2nk) bez żadnych sprzeczności, ponieważ wystąpienie L może być O(nk) większe niż L′ .
— Joe Bebel,

Odpowiedzi:


16

Myślę, że łatwiej to odwrócić.

Jeśli , to dla jakiegoś stałego i dowolnego . Ponieważ nie zawiera , oznacza to, że nie możemy rozwiązać, powiedz wszystkie problemy w w dla niektórych . algorytm niedeterministyczny dla kompletnego problemu dla przy quasi-liniowych redukcjach wystarczyłby do udowodnieniaN T I M E ( T ( n ) ) ⊂ D T I M E ( ( T ( n ) ) c ) c T ( n ) > n D T I M E ( ( T ( n ) c ) D T I M E ( T ( n ) cP=NPNTIME(T(n))⊂DTIME((T(n))c)cT(n)>nDTIME((T(n)c)D T I M E ( 2 n ) N T I M E ( 2 ϵ n ) ϵ 2 o ( n ) D T I M E ( 2 n ) P ≠ N PDTIME(T(n)clog⁡T(n))⊂DTIME(T(n)c+1)DTIME(2n)NTIME(2ϵn)ϵ2o(n)DTIME(2n)P≠NP.


1
Dziękujemy za czasu na krótsze wyjaśnienie, dlaczego implikuje . P ≠ N PDTIME(2n)⊆NTIME(2o(n))P≠NP
— Michael Wehar,

I dzięki za wskazanie, że można zastosować twierdzenie o deterministycznej lub niedeterministycznej hierarchii czasu. :)
— Michael Wehar

15

Prosta odpowiedź: dla każdego - problem istnieje jakiś stały taki że gdybyśmy mogli rozwiązać problem w , to .h a r d c N T I M E ( 2 o ( n 1EXPTIMEhardcP≠NPNTIME(2o(n1c))P≠NP

Uwaga: Stała pochodzi od powiększeń wielkości instancji wynikających z redukcji.c

Uzasadnienie: Niech oznaczają - problem. Oznacza to, że każdy problem w jest wielomian czas sprowadzić do . W rzeczywistości możemy pokazać więcej.E X P T I M E h a r d E X P T I M E XXEXPTIMEhardEXPTIMEX

Problem akceptacja czasu ograniczone deterministycznych maszyny Turinga w i dlatego jest wielomianem czas zredukować do . D T I M E ( n ⋅ 2 n ) ⊆ E X P T I M E X2nDTIME(n⋅2n)⊆EXPTIMEX

Dlatego musi istnieć pewna stała stała tak aby każdy problem w był czasem wielomianowym redukowalnym do gdzie powiększenie wielkości instancji wynosi . Oznacza to, że przykłady wielkości n są ograniczone do przypadków rozmiaru o .D T I M E ( 2 n ) X O ( n c ) O ( n c ) XcDTIME(2n)XO(nc)O(nc)X

Teraz, jeśli mielibyśmy , to . Implikuje to jednak (szczegóły poniżej).DTIX∈NTIME(2o(n1c))P ≠ N PDTIME(2n)⊆NTIME(2o(n))P≠NP

Dodatkowe szczegóły: Można pokazać, że .⇔ ∃ c ′ ∀P=NP ⇔ ∃c′ N T I M E ( n k ) ⊆ D T I M E ( n c ′ k )∀k NTIME(nk)⊆DTIME(nc′k)

Innymi słowy, jeśli możesz rozwiązać - w czasie wielomianowym, istnieje jednolity sposób przyspieszenia dowolnego problemu w .c o m p l e t e N PNPcompleteNP

Załóżmy teraz, że . Przez poprzednie (z = 1) otrzymujemy stałą taką, że k cP=NPk NTIME(n)⊆DTIME( n c ′ ).c′

NTIME(n)⊆DTIME(nc′).

Następnie możemy użyć dopełnienia, aby zwiększyć skalę tego włączenia i uzyskać

NTIME(2n)⊆DTIME(2c′n).

Następnie, według twierdzenia o deterministycznej hierarchii czasu, mamy dla dowolnego .ϵ > 0

NTIME(2n)⊆DTIME(2c′n)⊊DTIME(2(c′+ϵ)n)
ϵ>0

Dlatego nie mogliśmy mieć DTIME(2(c′+ϵ)n)⊆NTIME(2n).

Co więcej, nie mogliśmy mieć ponieważ przez wypełnienie otrzymalibyśmy .D T I M E ( 2DTIME(2n)⊆NTIME(2o(n))DTIME(2(c′+ϵ)n)⊆NTIME(2o(n))

Dalsze pytanie: Czy ktoś ma jakieś proste przykłady - problemy, w których możemy łatwo określić stałą wysadzenia rozmiaru instancji ?c o m p l e t e cEXPTIMEcompletec


1
Problemem akceptacji jest sam , to znaczy język składający się z DTM które na wejściu akceptują w ciągu kroków, ponieważ każdy język ma część która akceptuje w czasie dla pewnego , więc właściwy wybór zmniejsza do . W szczególności stała ( ) wydaje się wtedy pokazywać, że przyspieszenie (to znaczyEDTIME(2n)EXPTIMEL={⟨T,x,1m⟩}Tx2mL′∈EXPTIMETx∈L′2O(|x|k))km=O(|x|k)L′Lc=1f(n)) musi być wykładniczy, jeśli ma być wyświetlany , jeśli wybierzesz ten konkretny język z . P≠NPEXPTIME
— Joe Bebel,

1
@JoeBebel Cześć Joe, dziękuję za komentarz. Myślę, że to cenne, że dodatkowo rozważyć ten problem . Tutaj możemy powiedzieć więcej niż tylko oznacza . W przypadku tego konkretnego sztucznego problemu możemy być w stanie powiedzieć coś jak dla dowolnego , implikuje dla wszystkich . L ∈ N T I M E ( 2 o ( n ) )LL∈NTIME(2o(n))P≠NPLkNTIME(n)⊈DTIME(nk-ϵ)ϵ>0L∈NTIME(2nk)NTIME(n)⊈DTIME(nk−ϵ)ϵ>0
— Michael Wehar
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.