Каков минимальный размер схемы, которая вычисляет PARITY?


21

Классический результат состоит в том, что каждая схема 2 вентилятора И-ИЛИ-НЕ, которая вычисляет PARITY из входных переменных, имеет размер не менее и это является резким. (Мы определяем размер как число логических элементов И и ИЛИ.) Доказательством является устранение гейта, и, похоже, оно потерпит неудачу, если мы допустим произвольный фан-ин. Чем известен этот случай?3(n−1)

В частности, кто-нибудь знает пример, когда помогает больший фан-ин, т.е. нам нужно менее вентилей?3(n−1)

Обновление 18 октября. Марцио показал, что для даже ворот, используя форму PARF в формате CNF. Это подразумевает оценку для общего . ВЫ можете сделать лучше?5 ⌊ 5n=35n⌊52n⌋−2n


Эта статья может быть связана. Основание, однако, здесь намного больше, чем AND, OR.
— Стасис

Следующий ответ (удаленно) связан с вашим вопросом. cstheory.stackexchange.com/questions/3624/…
— Герман Грубер,

1
В обоих 3n и верхних границ, вы фактически игнорируя отрицаниявездеа не только от переменных,так ли? 52n
— Эмиль Йержабек поддерживает Монику

1
Как это сделать, не дублируя ворота, если они используются как положительно, так и отрицательно?
— Эмиль Йержабек поддерживает Монику

1
@Harry: Вам нужны вентиляционные ворота k-1, но их можно поместить в глубины k . Этот вопрос о РАЗМЕРЕ, а не ГЛУБИНЕ! log⁡k
— Домоторп

Ответы:


10

Можно рассчитать паритет, используя только ворота 2.33n + C. Конструкция довольно проста и приведена в этой статье.

http://link.springer.com/article/10.3103/S0027132215050083

Вот пример схемы для контроля четности 6 переменных, использующей только 12 вентилей (каждый вентиль является вентилем AND, кружок возле входа вентиля означает, что этот вход инвертирован). Обратите внимание, что схема для контроля четности из 6 переменных, которая построена путем суммирования блоков DNF (как в верхней границе Марцио), состоит из 13 элементов.

Я проверил, что для n = 2,3,4,5,6 размеры оптимальных схем составляют 3,5,8,10,12. Эти значения также являются размерами цепей, которые дают 2.33n верхней границы. Я до сих пор не знаю, является ли 2,33n размер оптимальной схемы для каждого n. Более того, я не знаю размера оптимальной схемы для четности 7 переменных (есть два возможных значения, 14 и 15). Схема для патити из 6 переменных


10

Эта нижняя граница исключения из ворот не соответствует верхней границе Марцио, но это начало.

Предложение: Каждая неограниченная вычисляемая четность схемы И / ИЛИ / НЕ, вычисляющая четность по переменным, содержит как минимум 2 n - 1 логических элемента И и ИЛИ.n≥22n−1

Для удобства я буду использовать модель, в которой единственными воротами являются И-ворота, но мы допускаем провода отрицания. Легко видеть, что для n = 2 необходимы элемента , поэтому достаточно показать, что если C - схема минимального размера, вычисляющая четность по n > 2 переменным, мы можем найти ограничение одной переменной, которое убивает по крайней мере двое ворот.3n=2Cn>2

xi0

aa=x1∧x2∧⋯x1=0a=0C′x2x2b=¬x2∧c1∧⋯∧crC′cjx2x3,…,xnx1=0cjx2¬x2C′cj1b¬x2a

2n−1⌊52n⌋−2

[1] Инго Вегенер, Сложность функции четности в неограниченных разветвлениях, неограниченных схемах глубины , Теоретическая информатика 85 (1991), №. 1, с. 155–170. http://dx.doi.org/10.1016/0304-3975(91)90052-4


Да, поэтому вопрос в том, сможем ли мы устранить 5 вентилей, зафиксировав 2 переменные.
— domotorp

n

8

Я расширяю свой комментарий:

kk−1Ii≥2gi

|C|+∑i(Ii−2)≥3(n−1)

3(n−1)(x1,x2,x3)

введите описание изображения здесь


Хорошо, что для n = 3 у CNF всего 5 ворот! Интересно, можно ли вообще добиться большего.
— domotorp

Я не особо задумывался об этом, но вы наверняка можете объединить и использовать параллельно вышеупомянутую схему и получить, например, схему PARITY для 9 переменных, которая использует только 20 вентилей вместо 24
— Marzio De Biasi

Я сделал, и я обновил свой вопрос.
— domotorp

2

5n/2

Если есть литерал с 3 родителями, мы можем исключить все 3 с одной переменной.

Если два литерала встречаются вместе в двух разных гейтах, то вместе мы можем применить основной аргумент из ответа Эмиля, снова удалив три вентиля с одной переменной.

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.