NP难题的常见示例(斜线,3-SAT,顶点覆盖等)属于我们事先不知道答案是“是”还是“否”的类型。
假设我们有一个问题,我们知道答案是肯定的,此外,我们可以在多项式时间内验证证人。
那么我们是否可以总是在多项式时间内找到证人?还是这个“搜索问题”很难解决?
NP难题的常见示例(斜线,3-SAT,顶点覆盖等)属于我们事先不知道答案是“是”还是“否”的类型。
假设我们有一个问题,我们知道答案是肯定的,此外,我们可以在多项式时间内验证证人。
那么我们是否可以总是在多项式时间内找到证人?还是这个“搜索问题”很难解决?
Answers:
TFNP是一类多值函数,其值经过多项式验证并保证存在。
当且仅当NP = co-NP时,TFNP中存在一个FNP完全的问题,请参见定理2.1:
Nimrod Megiddo和Christos H.Papadimitriou。1991年。关于总函数,存在性定理和计算复杂性。理论。计算 科学 81,2(1991年4月),317-324。DOI:10.1016 / 0304-3975(91)90200-L
以及其中的参考文献[6]和[11]。此处提供PDF 。
不,即使知道有解,也不能总是在多项式时间内找到解。
根据Khanna,Linial和Safra [1](请参阅第3段),从Karp 1972年的经典著作中得出的结论是,用3种颜色对3色图形进行着色是NP困难的。(他们的工作将其扩展为显示4色3色图形仍然是NP-hard)。
请注意,这与Rahul Savani的回答并不矛盾。这是因为对于FNP中的所有二进制关系,如果P (x ,y )在该关系中,我们必须能够在多项式时间内进行验证。假设确定具有3种颜色的3色图是否为NP完全的,则不太可能在FNP中找到3色图中的4色的问题,因为我们无法验证多项式时间内输入x的有效性。因此,与Megiddo-Papadimitriou结果没有矛盾。
[1] Khanna,Sanjeev,Nathan Linial和Shmuel Safra。“关于近似色数的硬度。” 理论与计算系统,1993年。第二届以色列学术研讨会论文集。IEEE,1993年。
如果相对于yes-answer-only
共不确定多项式时间Turing约简,NP关系是NP-hard的
,则。
证明:
如果相对于仅回答
非确定性多项式时间图灵化约简,NP关系是NP难的
,则:
令为这样的硬关系,令M ′为从S A T到R的肯定回答共不确定多项式时间Turing约简。令为下式给出的coNP算法:
尝试将所谓的反证书解析为内部证书并做出响应。
如果失败,则输出YES,否则尝试通过给内部反证书
运行
与之前针对重复查询给出的响应相同,并使用来自
所有其他oracle查询的(外部)反证书。 如果变得更独特
比响应或任何其查询的数量查询不会因有关到
该查询的响应或将输出是,M输出是,否则M输出否。
由于是用于一个oracle ř只是强加给Oracle的响应独立条件
和中号“是一个肯定的回答,仅减少,所产生的查询和响应对中号'
和有效的抗证书可以随时扩展到神谕,所以M解决了S A T。
从而。
由于就确定性多项式时间约简而言,为N P- hard,。
通过对称,。 从而 。
因此,如果相对于仅回答是
不确定的多项式时间图灵化约简,NP关系是NP难解的
,则。
这对你的问题的确切解释略有依赖,但我觉得你的情况一般可以描述为一个问题“将会计算y”,其中给出了一些普遍的固定多项式算法和多项式p,输入⟨ X ,1个ñ ⟩,输出字符串ÿ ∈ { 0 ,1 } p (ñ ),使得Ť (X ,ÿ ,1个ñ)输出1,和ÿ始终存在于所有可能的X。
那么一个问题可能是“ COMPUTE Y”的多项式时间算法是否意味着
在这种情况下,假设可以解决(比方说)3SAT在多项式时间与呼叫的恒定数目到Oracle,解决了“COMPUTE Y”,即,一些算法其中甲(φ )= 1当且仅当φ是满足的,阿(φ )= 0,否则。翻转输出位以获得ˉ 甲,一个算法,其中ˉ 甲(φ )= 0当且仅当φ是可满足和ˉ 甲(φ )= 1,如果φ 是无法满足的。
转换算法(其使用“COMPUTE Y”一个Oracle)到具有不确定性的算法(使用没有神谕)通过简单地用一个不确定性的猜测来代替每个Oracle调用Ÿ,你可以用一个呼叫检查牛逼。现在您有了一个不确定性算法,该算法可以成功地确定不满意的3CNF实例,因此N P = c o N
顺便说一句,如果,则意味着所有N P个完全问题(如k -clique或3SAT)都有微小的变化,其决策问题很容易(总是“是”),但其搜索版本为N P -硬