Quali sono le complessità dei seguenti sottoinsiemi SAT?


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SupponiamoP≠NP

Usiamo la seguente notazione per la tetrazione (es. ).iaia=aa⋅⋅⋅a⏟i times

| X | è la dimensione dell'istanza x.

Sia L una lingua,L|f(i)≤|x|<g(i):={x∈L | ∃i∈N, f(i)≤|x|<g(i)}

Qual è la complessità delle seguenti lingue:

L2=SAT|L1=SAT|2i2≤|x|<2i+12 L2=SAT|2i+12≤|x|<2i+22

Come , non possono essere entrambi in P supponendo che . Dato che entrambi hanno buchi esponenziali, non penso che SAT possa essere ridotto a uno.P ≠ N PL1⊔L2=SATP≠NP

Quindi l'intuizione sarebbe che sono entrambi in NPI, ma non riesco a trovare una prova o una confutazione.

Altre due lingue sono L4=SAT| | x | =L3=SAT||x|=2i+12 L4=SAT||x|=2i2

Se uno di entrambi è in NPC, l'altro è in P perché per ogni istanza di uno, non può essere trasformato in un'istanza maggiore dell'altro perché ha dimensioni esponenziali e le istanze più piccole hanno una dimensione logaritmica. Sempre per intuizione, non vi è alcun motivo per cui avrebbero una diversa complessità. Quale sarebbe la loro complessità?

La prova di Ladner dei problemi NPI in base all'assunzione di usa linguaggi come o , ma e non sono costruiti dalla diagonalizzazione.L 1 L 2 L 1 L 2P≠NPL1L2L1L2


Le tue lingue hanno molti casi riempiti con l'aggiunta di clausole extra che non interagiscono tra loro. Sembrano quindi NPI dall'argomento di diagonalizzazione di Schöning? dx.doi.org/10.1016/0304-3975(82)90114-1
— András Salamon,

Dopo "non possono essere entrambi in P", dovrebbe dire "supponendo che P NP ..."≠
— Emil,

Ho aggiunto "sotto il presupposto" anche se ho già impostato questo presupposto prima.
— Ludovic Patey,

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Se L1 o L2 sono NP-completi, allora la congettura dell'isomorfismo fallisce, dal momento che né L1 né L2 sono un cilindro (ha una funzione di riempimento). Quindi provare che uno di essi è NP-completo richiede tecniche non relativizzanti. Non vedo ancora alcuna barriera nel mostrare che uno di loro non è NP completo.
— Joshua Grochow,

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Potrei essere stato un po 'poco chiaro con i miei quantificatori. Consentitemi di aggiungere parentesi: non esiste una macchina dell'oracolo polifunzionale tale che [per tutti [ risolve ]]. Che è, per qualsiasi , può essere che per un po 'di X, risolve una delle lingue, ma non può essere vero per tutti . Quindi, ad esempio, senza l'oracolo potrebbe risolvere (non relativizzato), ma qualunque sia , ci sarà un oracolo tale da non risolvere nessuna delle due lingue. X M X L X 1 o r L X 2 M M X X M L 1 MMXMXL1XorL2XMMXXML1M
— Joshua Grochow,

Risposte:


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Penso che entrambi siano NPI sotto l'ipotesi più forte (ma ovviamente vero) che NP non è in "infinitamente spesso P" - cioè, ogni algoritmo del tempo polinomiale A e ogni n sufficientemente grande, A non riesce a risolvere SAT su input di lunghezza n.

In questo caso, tali lingue non sono in P, ma non possono neppure essere NP complete, poiché altrimenti una riduzione da SAT a una lingua L con buchi di grandi dimensioni fornirà un algoritmo per SAT che riesce su questi buchi.

Tale presupposto è anche necessario, poiché altrimenti le lingue possono essere in P, o NP-complete, a seconda di dove si trovano le "lunghezze di input facili".


@ Booaz: In un certo senso capisco cosa intendi per "un presupposto del genere è necessario", ma ho problemi a formalizzare la necessità. Penso che uno costruisca un oracolo , senza troppe difficoltà, tale che , esiste una macchina poli-tempo tale che decide su infinitamente lunghezze di input, eppure e sono intermedi. P X ≠ N P X M M X S A T X L X 1 L X 2 N P XXPX≠NPXMMXSATXL1XL2XNPX
— Joshua Grochow,

Ciò che intendevo dire è che l'ipotesi non è di per sé sufficiente a mostrare che queste lingue sono NP-intermedie, dal momento che non possiamo escludere il caso ma esiste un algoritmo che risolve SAT esattamente sugli input che non è banale, nel qual caso sarebbe in e sarebbe NPC. N P ≠ P L 1 L 1 P L 2NP≠PNP≠PL1L1PL2
— Boaz Barak,

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@Boaz: Ah certo. Una formalizzazione di questo è un oracolo tale che ma (che credo, simile all'altro oracolo che ho citato, non è troppo difficile da costruire). (PS - Usando @name, assicura che l'altro utente sia informato del tuo commento.)P X ≠ N P X L X 1 ∈ PXPX≠NPXL1X∈P
— Joshua Grochow

@Joshua: Se che sia una macchina Poly-time per , allora risolverà anche poiché il caso senza query su Oracle è solo un caso speciale. Quindi, se riesci a creare una mentre la descrivi, provi che quindi non capisco davvero come potresti farlo. M L X 1 M L 1 X P 1 ∈ PL1X∈PML1XML1XP1∈P
— Arthur MILCHIOR,

@Joshua: a proposito del tuo primo commento sotto Boaz Barak, se risolve (su infinite lunghezze di input) allora immagino che tu voglia almeno che la tua sia un oracolo per . Ma dal momento che si può avere query per nella formula #, poi in realtà si è nemmeno necessario di essere un oracolo per . Come puoi dimostrare che una definizione così ricorsiva è corretta? Non mi sembra affatto chiaro. (# Immagino che SAT ^ X sia SAT dove X può essere anche nelle clausole) S A T X X S A T X X S A T XM∈PXSATXXSATXXSATX
— Arthur MILCHIOR
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