尽管我们不知道它是什么,但是是否存在可证明存在的算法?


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在数学中,有许多非构造性的存在证明,因此我们知道某个对象存在,尽管我们不知道如何找到它。

我正在计算机科学领域寻找类似的结果。特别是:是否存在一个问题,我们可以证明它是可判定的而无需显示算法?也就是说,我们知道可以通过算法解决,但是我们不知道算法是什么样的?


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有一个简单的答案。采取答案是未知的任何“是/否”问题,例如“是随机”,那么这个问题是可以确定的,只是我们尚不知道两种可能算法中的哪一种是正确的。π
Hendrik 2014年1

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基本上是tcs.se问题的副本,是否存在非构造算法的存在证明
vzn14年

1
@babou确实:一个具有独特答案的问题是可以决定的。这里无知是它似乎一点上,它是从问题“dont't知道”的情况下,虽然只是“不知道现在 ”。一旦发现是否是随机的,就需要寻找另一个例子。您在下面的回答当然更好!它是“不知道”的一种形式,其本质上是“将永远不知道”。π
Hendrik 2014年1

1
@HendrikJan:这个过程就是我们在CS中所说的算法。但是以停止问题为例,我们甚至不能证明算法存在!
MSalters 2014年

1
一些更有趣的示例可以在这里找到:cstheory.stackexchange.com/questions/4777/…– Erel
Segal-Halevi

Answers:


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我知道存在一个算法的最简单情况,尽管不知道哪种算法涉及有限状态自动机。

语言的大号1由一个语言大号2被定义为大号1 / 大号2 = { X | ý 大号2  ,使得  X ý 大号1 }L1/L2L1L2L1/L2={xyL2 such that xyL1}

容易证明,正规集在商下由任意集封闭。换句话说,如果是规则的并且L 2是任意的(不一定是规则的),那么L 1 / L 2也是规则的。L1L2L1/L2

证明很简单。令是接受规则集R的FSA ,其中QF分别是状态集和接受状态集,而L是任意语言。让˚F ' = { q Q | ÿ 大号M=(Q,Σ,δ,q0,F)RQFL是集合状态从该最终状态可以通过接受从字符串到达大号F={qQyLδ(q,y)F}L

该自动机,它从不同中号 只在其集˚F '最终状态的识别精确- [R /大号。(有关这一事实的证明,请参见Hopcroft-Ullman 1979,第62页。)M=(Q,Σ,δ,q0,F)MFR/L

但是,当集合不可确定时,可能没有算法来确定哪些状态具有定义F '的属性。因此,尽管我们知道集合F 'Q的子集,但我们没有确定哪个子集的算法。因此,尽管我们知道R2 |之一接受| 可能的FSA,我们不知道是哪个。尽管我必须承认,我们在很大程度上知道它的外观。LFFQR2|Q|

这是有时被称为近乎建设性的 证明的一个例子,即证明有限数量的答案之一就是正确的证明。

我想对此进行扩展可以证明一组答案之一就是正确的答案。但是我什么都不知道。我也不知道一个纯粹的非建设性证据,证明某些问题是可以判定的,例如仅使用矛盾。


1
RLL

谢谢。这是我最喜欢的答案,因为可决定的语言是无限的。
Erel Segal-Halevi 2014年

@babou,我的错,我看错了你写的东西。我的错-对不起。我已对您的帖子进行了修改,以使我误会的部分希望更加清晰。
DW

@DW我很高兴您遇到了问题,但这也发生在我身上。但是也许我应该更清楚一些。这不是故意的。之所以这样说,是因为有些数学家认为隐秘更为优雅。感谢您的修改。
babou 2014年

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为了扩展亨德里克的原始评论,请考虑此问题

n0nπ

这个问题是可以确定的,因为可能会出现以下两种情况之一:

  1. NπN
  2. nπn

在情况(1)中,问题的决策算法将是

n>N

在情况(2)中,算法为

回答“是”。

显然,这些都是决策算法。我们只是不知道哪个。但是,这就足够了,因为可判定性只需要存在一种算法,而不是要使用哪种算法的规范。


+1这是一个简单的示例,我记得我的可计算性和逻辑教授使用过。这是我的首选示例,因为它不需要太多领域知识,所以很容易传达。
2014年

1
有关替代配方,请参见此处
拉斐尔

2

这是一个非答案。我之所以发布,是因为我认为这很有启发性,因为我最初声称相反,并且八个人都同意在@sdcwc指出错误之前进行投票。我不想只是编辑我的第一个答案,因为我不确定是否有很多人会知道答案是错误的,所以会否决。

SS

HH

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