在过去的几天中,我对(完全)时间可构造函数进行了很多思考,并将介绍我通过回答问题Q1和问题3得出的结论。第二季度似乎太难了。
第三季度:
Kobayashi在他的文章中(有疑问的是引用)证明了函数,对于它存在ϵ > 0 st f (n )≥ (1 + ϵ )n,如果它是完全可构造的可在O (f (n ))时间内计算。(请注意,输入或输出为一元/二进制无关紧要,因为我们可以在线性时间中在这两种表示之间进行转换)。这使得以下功能完全具有时间可构造性:2 n,f:N→Nϵ>0f(n)≥(1+ϵ)nO(f(n))2n, n !, Ñ ⌊ 登录Ñ ⌋,所有多项式 p超过 Ñ ST p (Ñ )≥ (1 + ε )ñ ...小林也证明了充分的时间可构造为生长速度慢于某些功能(1 + ε )ñ,像 Ñ + ⌊ ⌊ 登录ň ⌋ q ⌋为 q ∈ q + ...22nn!n⌊logn⌋pNp(n)≥(1+ϵ)n(1+ϵ)nn+⌊⌊logn⌋q⌋q∈Q+
继续以完全时间可构造的函数为例,可以证明如果和f 2是完全时间可构造的,则,,和也是完全时间可构造的(后面的内容直接来自小林的定理3.1)。这完全使我相信,许多不错的功能的确是完全可构造时间的。f1f2˚F 1 ˚F 2 ˚F ˚F 2 1 ˚F 1 ∘f1+f2f1f2ff21f1∘f2
令人惊讶的是,小林没有找到一种方法来证明(nice)函数完全时间可构造性(我也没有)。⌊nlogn⌋
让我们还评论一下Wikipedia文章中的定义:如果存在图灵机,给定字符串,则在时间内输出,则函数是时间可构造的。M 1 n f (n )O (f (n ))fM1nf(n)O(f(n)) 我们看到此定义与函数的完全时间可构造性的定义等效。f(n)≥(1+ϵ)n
Q1:
这个问题有一个非常有趣的答案。我声称如果所有时间可构造函数都是完全时间可构造的,则。为了证明,让我们以一个任意问题,。然后存在一个,st可以由NDTM在求解大号∈ Ñ ë X P - Ť 我中号Ë 大号⊆ { 0 ,1 } * ķ ∈ Ñ大号中号2 Ñ ķ - 1EXP−TIME=NEXP−TIMEL∈NEXP−TIMEL⊆{0,1}∗k∈NLM2nk−1的步骤。为了简单起见,我们可以假设在每个步骤最多进入两个不同的状态。现在定义函数
˚F (Ñ )= { 8 Ñ + 2 如果 (第一 ⌊M
f(n)={8n+28n+1if (first ⌊⌊logn⌋+1−−−−−−−−−√k⌋ bits of bin(n))∈Lelse
我声称是时间可解的。考虑以下确定性图灵机T:fT
- 上输入长度的Ñ它计算(第一 ⌊ ķ √wn在Ô(Ñ)时间(first ⌊⌊logn⌋+1−−−−−−−−−√k⌋ bits of bin(n))O(n)
- 然后在这些位上模拟,其中w的位确定要采取的选择(以前是非确定性的)。Mw
- 接受iff 。(M accepts using choices given by w)
注意的长度(= Ñ)是不够,它确定所有的非确定性的选择,因为中号输入(第一 ⌊ ķ √w=nM使得至多Ñ步骤。(first ⌊⌊logn⌋+1−−−−−−−−−√k⌋ bits of bin(n))n
我们可以 在大多数运行8 ñ + 1步。现在,以下图灵机证明f是时间可构造的:T8n+1f
- 在长度为n的输入上运行T并并行计算步数,从而完成大约8 n步。wnT8n
- 如果在下一步中被拒绝或将被拒绝,则在下一步中进入停止状态。否则,再走一步,然后进入停止状态。T
现在假设是完全时间可构造的。我们将证明,这导致è X P - 牛逼我中号é = ñ ë X P - 牛逼我中号Ë。fEXP−TIME=NEXP−TIME
以下算法解决了:L
- 在输入,令n为具有二进制表示形式的数字x 00 … 0(| x | k − 1零)。由此可见,X = (第一 ⌊ ķ √xnx00…0|x|k−1。x=(first ⌊⌊logn⌋+1−−−−−−−−−√k⌋ bits of bin(n))
- 在时间f (n )中计算并检查它是否可被2整除。f(n)f(n)
LL∈NEXP−TIMEEXP−TIME=NEXP−TIME