Подано як вхід ціле число і безліч множин елементів , яка складність пошуку множини елементів таким, що має мінімальну кардинальність і не входить у жоден з множин ?
Подано як вхід ціле число і безліч множин елементів , яка складність пошуку множини елементів таким, що має мінімальну кардинальність і не входить у жоден з множин ?
Відповіді:
Нехай , і F = { S 1 , S 2 , ... , S m } ⊆ 2 [ n ] - сімейство вхідних наборів. Якщо я неправильно зрозумів вашу постановку проблеми, ми хочемо знайти набір мінімального розміру T ⊆ [ n ] такий, що T ⊈ S i для всіх i = 1 , 2 .
Щоб відповісти на ваше запитання, зауважте, що тоді і тільки тоді, коли T ∩ ( [ n ] ∖ S i ) ≠ ∅ . Тобто T має перетинати доповнення кожного S i . Але це означає, що ваша проблема, по суті, еквівалентна задачі набору ударів (розгляньте набір набору з введенням G = { [ n ] ∖ S i : i = 1 , 2 , … , m } ):
Набір ударів. Враховуючи сімейство множин і ціле число k , чи існує множина T ⊆ [ n ] з | Т | ≤ k і T ∩ S ≠ ∅ для всіх S ∈ F ?
Набір ударів, як відомо, є NP-повним, і його не можна, вільно кажучи, вирішувати швидше, ніж за час якщо Гіпотеза сильного експоненційного часу не завершиться .
Проблема еквівалентна проблемі Set Cover Problem / Hitting Set Problem:
Для сімейства підмножин { 1 , ... , п } , знайдеться безліч T ⊂ { 1 , ... , п } мінімального можливого розміру , який перетинає кожен набір в сім'ї F .
Ваша проблема еквівалентна задачі набору ударів, оскільки не лежить у жодному наборі в S, і лише тоді, коли він перетинає кожен набір у F = { ˉ A : A ∈ S } . (Отже, щоб вирішити екземпляр задачі набору ударів, досить вирішити екземпляр вашої проблеми за допомогою S = { ˉ A : A ∈ F } .)
Проблема встановлення ударів є важкою для NP [Karp '72]. Існує алгоритм наближення для нього та відповідна твердість результату апроксимації [Lund, Yannakakis '94, Feige '98].