Як довести проблему НЕ NP-Complete?


17

Чи є якась загальна методика доказування проблеми, яка НЕ ​​є NP-Complete?

Я отримав це питання на іспиті, який попросив мене показати, чи є якась проблема (див. Нижче) NP-Complete. Я не міг придумати жодного реального рішення, і просто довів, що це було в П. Очевидно, це не реальна відповідь.

NP-Complete визначається як сукупність проблем, які є в NP, і всі проблеми NP можуть бути зведені до нього. Тож будь-який доказ повинен суперечити хоча б одній із цих двох умов. Ця специфічна проблема справді є в Р (і, отже, в НП). Тож я застряг у доведенні, що в НП є якась проблема, яка не може бути зведена до цієї проблеми. Як на землі це можна довести ??

Ось конкретна проблема, яку мені дали на іспиті:

Нехай DNF - множина рядків у нормальній диз'юнктній формі . Нехай DNFSAT є мовою рядків з DNF які можна задовольнити деяким призначенням змінних. Покажіть, чи є DNFSAT в NP-Complete.


8
Якщо DNF-SAT можна було довести, що він не є повним NP, це негайно означає, що P≠NP , як ви показали. Таким чином, я вважаю, що відповідь, яку вони шукали, - це саме те, що ви дали (і ви, ймовірно, повинні були неявно вважати, що P≠NP ). Все-таки це дуже оманливе питання.
— Shaull

Ви маєте рацію, тому я розумію, що ця проблема еквівалентна задачі а рішення однієї, також вирішує іншу. P=NP
— Без назви

Чому ви говорите про доведення того, що DNFSAT знаходиться в P, що "очевидно, це не реальна відповідь"?
— Андраш Саламон

5
@ AndrásSalamon Це передбачає, що , що є недоведеним твердженням. P≠NP
— Без назви

1
@ Без назви: це насправді не передбачає P ≠ NP, дивіться мою відповідь.
— Андрас Саламон

Відповіді:


8

Спираючись на коментарі, вам здається, що ви хочете беззастережно відповісти.

Однак DNF-SAT знаходиться в L, присвоюючи змінні для задоволення першого диз'юнкту. Отже, якщо він є NP-повним, то L = NP.

З іншого боку, якщо L = NP, то при зменшенні простору журналу DNF-SAT є NP-повним. (Насправді, якщо L = NP, кожна проблема в NP є повної NP при скороченні простору журналу.)

Звідси випливає, що L = NP iff DNF-SAT є NP-повним при скороченні простору журналу.

Таким чином, ви зараз не можете зробити безумовне твердження, що DNF-SAT не є NP-завершеним, як вам здається. Не слід вважати, що P necessary NP, але відповідь має бути обумовлена ​​чимось, і L ≠ NP є найслабшою можливою гіпотезою, яка гарантує бажаний результат.


Цікаво. Таким чином , ця проблема еквівалентна задачі . Чи можете ви пояснити, чому ви говорите, що L ≠ N P - слабке припущення? L=NP=P=NPCL≠NP
— Без назви

3
Якщо то ψ слабший за ϕ . ϕ⇒ψψϕ
— Андрас Саламон

14

Проблема є NP-повною , якщо вона є як NP- важко і в НП. Це означає, що вам потрібно спростувати одне з цих двох.Q

  1. У припущенні , що P NP, ви можете дати поліноміальний час алгоритму рішення Q . Рідше, при припущенні, що ізоморфізм графа не є NP-жорстким, можна показати, що Q полімітно зведений до ізоморфізму графіка.≠QQ
  2. Ви показуєте, що не в NP. Це складніше, і зазвичай потрібно використовувати інші припущення, наприклад, не крах поліноміальної ієрархії, що NP ≠ coNP або показують, що це важко для іншого класу, вищого за NP, наприклад, показавши, що це NEXPTIME-важко.Q≠

Як правило, відповідь має дати поліноміальний алгоритм часу, який був би найпростішим для ДНФА-SAT, але це залежить від гіпотези , що P NP. Однак доведення того, що DNF-SAT не є NP-повним без будь-яких припущень, означає, як вказує Шаул, доводячи, що P ≠ NP, так що дещо складніше.≠≠


1
Обидві запропоновані вами методи лежать на чомусь недоведеному припущенні. Як ви думаєте, чи може існувати конкретний спосіб (без припущень) вирішення подібної проблеми?
— Без назви

О, і я не мав на увазі цю конкретну проблему, оскільки, як заявив Шаул, ця проблема все ще залишається відкритою. Я мав на увазі доведення повноти coNP в цілому.
— Без назви

2
@Untitled Ви, мабуть, не мали на увазі повноти coNP. Один із способів показати це - моїм пунктом (2), який підтверджує, що проблема НЕ НАСТУПНА. Ми знаємо, що NP NEXPTIME, так що це доведе. Доведення того, що проблема Q є NEXPTIME-складною, означає, що Q не може бути в NP і, отже, не може бути NP-повним. ⊊QQ
— Pål GD

10

За недетермінованою ієрархією часу ви могли б показати, що проблема - -hard; як N P ≠ N E X P , неможливо звести задачу в поліномному часі до будь-якої задачі в N PNEXPNP≠NEXPNP , так що проблема не буде в .NP

Однак якщо ваша проблема не є настільки складною, вам може бути важко довести, що вона не в ; і якщо в N P , ви будете важко натиску , щоб показати , що N P НЕ Karp-зводяться до вашої проблеми , не припускаючи , що P ≠ N P .NP NPNPP≠NP


0

Як і у випадку з усіма доказами, немає формули для доказу твердження, ви повинні зробити розумні здогадки, проби та помилки, і, сподіваємось, вам вдасться довести те, що ви намагаєтесь довести. Щоб довести проблему НЕ NP-Complete, заперечте визначення (Закон DeMorgran), тобто доведіть проблему НЕ в NP або доведіть проблему NOT NP-Hard.


0

Я вважаю, що викладач насправді хоче, що ви могли б відрізнити проблеми, які є в P, від проблем, які є NP-повними в значенні, що дається мовою, чи можете ви створити ефективний алгоритм? якщо так, то підозрюється, що він не є повним NP, тому що ми не вважаємо, що мови в P є NP-повними! інакше вам все-таки доведеться довести, що проблема є важкою для NP!

зауважте, що існують деякі проблеми, про які ми не знаємо, такі статуси, як ізоморфізм графів, факторинг заданого числа, ... ми думаємо, що ці проблеми не є NP-повними, але ніхто це не міг довести! конкретно, ми маємо докази того, що ізоморфізм графа не є повним NP! інша проблема - це унікальна кон'юнктура гри, яка ми підозрюємо, що унікальна гра не є повною, але доказів не існує! тому описаний вами підхід не є корисним!

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.