Враховуючи , знайдіть підпункт з великим обсягом і великим середнім значенням


11

Ось проблема з подібним ароматом до вивчення хунтів:

Вхід: Функція , представлена ​​оракул членства, тобто оракул, який дав , повертає .f:{0,1}n→{−1,1}xf(x)

Мета: Знайти подкуба з з об'ємом така , що . Ми припускаємо, що такий субкуб існує.S{0,1}n|S|=2n−k|Ex∈Sf(x)|≥0.1

Легко отримати алгоритм, який працює за часом і повертає правильну відповідь з ймовірністю , спробувавши всі способи вибору підпункту та вибірки середнього в кожному з них. ≥ 0,99 ( 2 n ) knO(k)≥0.99(2n)k

Мені цікаво знайти алгоритм, який працює в часі . Як альтернатива, нижня межа була б чудовою. Проблема має подібний смак до вивчення хунтів, але я не бачу фактичного зв’язку між їхніми обчислювальними труднощами.poly(n,2k)

Оновлення: @ Томас нижче доводить, що складність вибірки цієї проблеми є . Цікавим питанням є все-таки обчислювальна складність проблеми.poly(2k,log⁡n)

Редагувати: ви можете припустити, що для простоти існує підпункт з (зверніть увагу на розрив: ми шукаємо підпункт із середнім значенням .) Я впевнений, що будь-яке рішення проблеми із розривом також вирішить проблему без розриву.≥0,1|Ex∈Sf(x)|≥0.2≥0.1

Відповіді:


7

Тут краще обмежувати складність вибірки. (Хоча обчислювальна складність все ще .)nk

Теорема. Припустимо, існує підпункт розміром такий, що . За допомогою зразків ми можемо з високою ймовірністю ідентифікувати підкуб розміром таким, що .2 n - k | E x ∈ S [ f ( x ) ] | ≥ 0,12 O ( 2 k ⋅ k ⋅ log n ) S ′ 2 n - k | E x ∈ S ′ [ f ( x ) ] | ≥ 0,1S2n−k|Ex∈S[f(x)]|≥0.12O(2k⋅k⋅log⁡n)S′2n−k|Ex∈S′[f(x)]|≥0.1

Зверніть увагу на невеликі втрати параметрів ( є оптимальним проти гарантії ).0,10.120.1

Доказ. Pick точок рівномірно в довільному порядку і запиту при кожному .P ⊂ { 0 , 1 } n f x ∈ PmP⊂{0,1}nfx∈P

Зафіксуйте підпункт розміром 2 n - k . Маємо E [ | S ∩ P | ] = m 2 - k . Шнуровим зв’язком, П [ | S ∩ P | < m 2 - k - 1 ] ≤ 2 - Ω ( m 2 - k ) . Також P [ | E x ∈ S ∩S2n−kE[|S∩P|]=m2−k

P[|S∩P|<m2−k−1]≤2−Ω(m2−k).
P[|Ex∈S∩P[f(x)]−Ex∈S[f(x)]|>ε]≤2−Ω(|S∩P|ε2).

За допомогою об'єднання, пов'язаного над усіма варіантами , маємоОтже, вибравши , ми можемо переконатися, що з вірогідністю принаймні ми можемо оцінити до для всіх підкубів розміром .SP[∀S| Ex∈S∩P[f(x)]-Ex∈S[f(x)]| ≤ε]≥1- ( n(nk)2kSm=O(2k/ε2⋅klogn)0,99Ex∈S[f(x)]εS2n-k

P[∀S  |Ex∈S∩P[f(x)]−Ex∈S[f(x)]|≤ε]≥1−(nk)2k2−Ω(m2−kε2).
m=O(2k/ε2⋅klog⁡n)0.99Ex∈S[f(x)]εS2n−k

Встановивши , доведемо теорему: підбираючи підпункт з найбільшимбуде, з великою часткою ймовірності, задовольнити вимоги. QED| E x ∈ S ∩ P [ f ( x ) ] |ε=0.01|Ex∈S∩P[f(x)]|


1
О, хто, як нерозумно зі мною: так, основна ідея полягає в тому, що якщо ви відібраєте балів, то очікуваний з них буде у кожному підпункті, тому зі скромним значенням що дає велике достатній розмір вибірки, щоб вирішити проблему, навіть після обмеження об'єднання по всіх меж Черноффа. Також я впевнений, що будь-яке рішення може бути адаптоване для усунення розриву між 0,1 та 0,12, тому я просто додам це як коментар до питання. Дякую!! C C n kC⋅2kCCnk
— mobius dumpling

3
Інший спосіб бачити це, що описаний вами простір діапазону має обмежений розмір руйнування і, отже, обмежений розмір ВК, а потім ви кидаєте на нього теорему наближення eps.
— Суреш Венкат
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.