可以通过图灵折减来显示NP硬度吗?


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Ramírez-Alfonsín 在论文的Frobenius问题复杂度中,使用图灵归约法证明了一个问题是NP完全的。那可能吗?到底如何 我以为这只有通过多项式时间多减一才有可能。有什么参考吗?

是否存在两种不同的NP硬度概念,甚至是NP完整性?但是然后我感到困惑,因为从实际的角度来看,如果我想证明我的问题是NP难题,我该使用哪一个?

他们开始进行如下描述:

从问题 到另一个问题的多项式时间Turing约简 是一种算法A,它 通过使用假设子例程A'求解来求解 , 使得如果A'是的多项式时间算法, 则A将是多项式时间算法 。我们说 可以被图灵简化为 。P1P2P1P2P2P1P1P2

一个问题 被调用(图灵)NP-硬,如果有一个NP完全决策问题 使得 可以图灵降低到 。P1P2P2P1

然后,他们使用NP完全问题的Turing约简来显示其他一些问题的NP完全性。

Answers:


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至少有两种不同的NP硬度概念。通常的概念,它使用卡普减少,指出语言是NP难如果NP每一种语言卡普-降低到。如果将Karp缩减量更改为Cook缩减量,则会得到不同的概念。每种对Karp-NP较难的语言也对Cook-NP较难,但是相反可能是错误的。假设NP是CONP不同,走自己喜欢的NP完全语言。那么的补码是Cook-NP-hard,而不是Karp-NP-hard。LLLL

之所以是库克-NP难的是以下情况:利用任何语言的NP。由于是NP硬的,因此存在一个多重时间函数,使得 iff iff。从到的Cook约简取,计算,检查,并输出相反的值。L¯MLFxMf(x)Lf(x)L¯ML¯xf(x)f(x)L¯

之所以说是不NP困难(假设NP是从不同CONP)如下。假设是NP-hard。然后,对于coNP中的每种语言,都有一个多重时间约简,使得 iff,换句话说, Miff。由于在NP中,这表明在NP中,因此coNP NP。这立即意味着NP coNP,因此NP = coNP。¯ 大号中号˚FX ¯ 中号 ˚FX ¯ 大号 X中号˚FX大号大号中号⊆⊆L¯L¯MfxM¯f(x)L¯xMf(x)LLM

如果某些Cook-NP-hard语言在P中,则P = NP:对于NP中的任何语言M,使用Cook归约到L给出M的多时算法。因此,从这个意义上说,库克-NP完全语言也是“ NP中最难的”。在另一方面,很容易地看到,库克-NP-硬=库克-CONP硬:一个库克还原为大号可以被转换为一个库克还原为¯ 大号。因此,通过使用Cook约简,我们损失了一些精度。LMLMLL¯

使用Cook归约法可能还有其他缺点,但我将其留给其他答复者。


我还必须完全理解所有这些。但是我还有另一个问题,也许您可​​以回答这个问题(因为没有太多其他答案):如果我有图灵红呢?从NP完全问题A到某些问题B和卡普红。从问题B到问题C。这是否建立了问题C的NP完整性(成员身份没有问题)?通常,我可以将问题B称为NP难题还是(Turing)NP难题?谢谢!
user2145167

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两次Karp减少构成一个Karp减少,两次Cook减少构成一个Cook减少。由于Karp减少也是Cook减少,因此,如果同时进行Karp减少和Cook减少,则Cook减少。但总的来说,您不会减少Karp。
Yuval Filmus 2013年

@YuvalFilmus,请你详细说明你想的意思是什么当且仅当˚F X 大号当且仅当˚F X ¯ 大号xMf(x)Lf(x)L¯
奥马尔·谢哈卜

甲卡普还原从大号是一个函数˚F(polytime在这种情况下),使得X 中号 IFF ˚F X 大号。对于˚F X它总是认为˚F X 大号当且仅当˚F X ¯ 大号,其中¯ 大号是的补大号(相对于范围˚F)。MLfxMf(x)L f,xf(x)Lf(x)L¯L¯Lf
Yuval Filmus

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没关系。多项式时间Turing约简是Cook约简(如Cook-Levin定理中所述),将NP-完全问题简化为新问题可得到NP硬度(多项式-多项式也就是AKA Karp约简)。确实,减少Karp只是限制Turing减少。

在显示成员身份方面,它们的不同之处(就此问题而言)。从NP到问题的Karp减少表明,首先是NP。朝同一方向的库克缩减不会。


谢谢。我什至不知道有人通过显式地使用Karp简化来显示成员身份。但这是有道理的。但是可以通过在两个方向上使用图灵缩减来显示NP成员资格,对吗?
user2145167 2013年

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@ user2145167不,Yuval的回答在这里提供了完整的故事,但是总而言之,库克减少的作用较弱,因此请允许更多输入-例如,您可以通过库克减少将任何共NP问题转换为任何NP完全问题,但这不是对于减少Karp而言是正确的。
路加·马西森
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