Границы времени выполнения на алгоритмах NP полных задач, предполагающих P ≠ NP


13

Предположим , P≠NP .

Что мы можем сказать о границах выполнения всех NP-полных задач?

т. е. каковы наиболее узкие функции L,U:N→N для которых мы можем гарантировать, что оптимальный алгоритм для любой NP-полной задачи выполняется во времени, по крайней мере, ω(L(n)) и не более чем o(U(n)) на входе длины n ?

Очевидно, что ∀c:L(n)=Ω(nc) . Также U(n)=O(2nω(1)) .

Не предполагая, что QP≠NP , ETH или любое другое предположение, которое не подразумевается под P≠NP , можем ли мы дать более точные оценки для L,U ?

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Обратите внимание, что по крайней мере один из должен быть далек от границ, которые я дал здесь, поскольку, будучи проблемами NPC, эти проблемы имеют многократное сокращение времени между собой, что означает, что если у некоторой задачи NPC есть оптимальный алгоритм времени f ( n ) , то во всех задачах есть алгоритм (оптимальный или нет) времени выполнения O ( f ( n O ( 1 ) ) ) .L,Uf(n)O(f(nO(1)))


если P NP, мы можем сказать, что границы времени выполнения больше, чем любой многочлен .... ааааа нет, лучшие оценки не известны .... много обозначений не chg что ... существуют суперполиномиальные, но субэкспоненциальные например, 2 log n≠2log⁡n
— vzn

Во- первых, просто линейным, так что я полагаю , вы имеете в виду 2 р уплотнительное л у л о г ( н ) , который известен как класс Q P . Я полностью понимаю, что P ≠ N P не означает, что любая NP-полная функция будет работать в экспоненциальном времени, но я не об этом. Например, предполагая , что P ≠ N P , это возможно , что проблема NPC может быть решена в 2 л о г ( п ) ⋅ л о г *2log⁡n2polylog(n)QPP≠NPP≠NP , гдеlo g ∗ (n)- обратная функция Аккермана? Обозначения - просто инструмент, используемый для формального выражения моего вопроса ..2log(n)⋅log∗(n)log∗(n)
— РБ

спасибо за исправление. очень мало известно в этой области afaik. попробуйте этот вопрос NTime (n ^ k) =? DTime (n ^ k) tcs.se
— vzn

@RB Хотя верно, что в каждом «возможном мире» есть нижняя и верхняя границы, которые находятся примерно в полиноме друг от друга, неясно, какие априорные границы возможны.
— Юваль Фильмус

Ответы:


2

Моя интерпретация вопроса заключается в том, что спрашивает о возможностях в релятивизированных мирах . Предположу , что в некотором Релятивизированном мире, . Можем ли мы вывести что-нибудь нетривиальное о временной сложности NP-полных задач? В аргументе Бейкер-Гилл-Соловеет показывает , что мы можем «сила» некоторые проблемы NP для требуем экспоненциального времени, поэтому верхняя граница , данным в вопросе, по существу , является оптимальным.P≠NP

Что касается нижней границы, ниже мы приводим набросок доказательства того, что относительно некоторого оракула . Предполагая, что набросанное доказательство является правильным, мы также можем применить его к функциям, меньшим 2 O ( log 2 n ) , и это показывает, что нижняя граница, приведенная в вопросе, также по существу жесткая.NP=TIME(2O(log2⁡n))2O(log2⁡n)

Эскиз доказательства. Мы строим два оракула : первый ведет себя как T I M E ( 2 O ( log 2 n ) ) -полная задача, а второй реализует диагонализацию Бейкера – Гилла – Соловая. Упаковать оба оракула в один оракул просто.O1,O2TIME(2O(log2⁡n))

Оракула состоит из всех пар ⟨ М , х ⟩ такое , что М является оракул Тьюринга машина , которая принимает х в рабочем времени 2 2 √O1⟨M,x⟩Mxкогда предоставляется доступ к оракуламO1,O2ограничен входами длиной не более2√22log⁡|x|O1,O2, (Это не круговое определение.)2log⁡|x|

Оракул определяется так же, как оракул определяется по Бейкеру-Гиллу-Соловаю: для каждой синхронизируемой машины Тьюринга оракула M, работающей за время T = 2 o ( log 2 n ) , мы находим некоторую входную длину n, которая равна «нетронутым», запустите M на 1 n для T шагов, и для каждого запроса к O 2 размера n мы отмечаем, что этот ввод не находится в O 2 (для других запросов мы также отмечаем, что ввода нет, если мы не уже решил, что это в OO2MT=2o(log2⁡n)nM1nTO2nO2 ). Запросы к O 1 обрабатываются аналогично (как неявные запросы к O 1 , O 2O2O1O1,O2меньшего размера, обрабатывается рекурсивно); обратите внимание, что такие запросы никогда не упоминают строки длины в O 2 , так как 2 √nO2. Если машина принимает, мы помечаем все другие строки длиныnвO2как отсутствующие, в противном случае мы выбираем некоторую строку длиныnи помещаем ее вO2.2log⁡T<nnO2nO2

The class PO1,O2 consists of all programs running in time 22O(log⁡n), making queries to O1,O2 of size 2O(log⁡n). The class NPO1,O2 is of the form x↦∃|y|<nCφ(x,y), where φ∈PO1,O2, and so it is contained in the class of all programs running in time 2nC and making oracle queries of size 2O(log⁡n)TIME(2log2⁡nC)O1,O2O1NPO1,O2⊆TIME(2O(log2⁡n))O1,O2.

For the other direction, let L be the language which consists of 1n for each n such that O2 contains some string of length n. By construction of O2, L∉TIME(2o(log2⁡n))O1,O2, while clearly L∈NPO1,O2. This shows that NPO1,O2=TIME(2O(log2⁡n))O1,O2.


I have to admint I didn't fully understand your answer, but if, as you mentioned, some NP-complete problem Π is only solvable in Ω(2nc), then all other NPC problems are also only solvable in Ω(2nΩ(1)), as there's a poly time reduction to them from Π, which means that otherwise you'd have a better algorithm for Π. This implies for example QP≠NP and ETH doesn't it? What am I missing?
— R B

Well, it doesn't imply ETH, but it does look it may imply QP≠NP.
— R B

You're not missing anything. There is a relativized world in which ETH is true. There is another relativized world where P=NP, and so in particular ETH is false.
— Yuval Filmus

But not in all reletivized worlds in which P≠NP, QP≠NP is true as well, right? There is a chance that P⊊QP=NP. From what I understood from your answer, if P≠NP there exist a NPC problem whose lower bound is exponential, and I'm wondering why it's true.
— R B

1
In my answer I (purportedly) give a relativized world in which NP=TIME(nO(log⁡n)). Another relativized world has NP=TIME(2nO(1)). In yet other relativized worlds, P=NP. Regarding QP, I don't claim anything about it.
— Yuval Filmus
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.