我们可以决定一个永久物是否具有唯一的期限?


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假设我们得到一个n×n矩阵M,其中有整数项。我们可以决定在P是否有一个置换使得对所有排列π σ我们有Π 中号σ Π 中号π σπσΠ中号一世σ一世Π中号一世π一世

备注。当然可以用总和替换产品,问题仍然存在。

如果矩阵只能有0/1个条目,那么我们将得出Bipartite-UPM问题,甚至在NC中也是如此。

编辑:如果我们允许随机归约,则确定最小项是否唯一是NP-hard。实际上,我最初想提出这个问题,因为它可以帮助解决这个问题。现在事实证明是NP完全的,所以让我为我们的问题画出简化。假设输入是一个零一矩阵(我们可以假设),然后用2到2 + 1 / n之间的随机实数替换零项。现在,在此新矩阵中,当且仅当原始矩阵可置换为上三角形式时,最小项才是唯一的。

编辑:类似问题:

在边缘加权图中,是否存在具有唯一权重的哈密顿环?

如果我们有一个将权重分配给每个变量/令人满意的分配器的CNF,是否有一个唯一的权重满足分配条件?

这些当然至少是NP难的。这些问题与原始问题是否相等或更难?


我们是否知道这个问题甚至在NP中?我很难拿出证书。
mhum 2010年

@mhum:最明显的上界为,斯科特·阿伦森在他的回答中指出。我认为尚无更好的上限。Σ2P
约书亚·格罗夫

Answers:


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好问题!不难得出这样的结论:如果一个人可以解决您的问题,那么一个人也可以解决以下问题,称为ISOLATED SUBSET SUM:

给定整数a 1,...,a n,是否存在a i的子集S,其总和未由任何其他子集共享?

通过首先将ISOLATED SUBSET SUM简化为ISOLATED PERFECT MATCHING来进行归约,在给定加权二部图G的情况下,我们希望找到其权重不与任何其他完美匹配共享的完美匹配。这种简化很简单:对于每个i,在G中创建一个2x2完整的子图G i,这样我们为G i选择的两个可能匹配中的哪一个将编码我们对i是否在集合S中的选择。

接下来,按以下步骤将隔离完美匹配减少到您的问题:

  1. 对于所有i,j,如果边(i,j)存在且权重为w ij,则设置M ij:= exp(w ij)。(这将总和转化为产品。)
  2. 对于所有i,j,如果边(i,j)不存在,则设置M ij:= 0。
  3. 填充M以确保存在两个或更多个置换π,使得ΠM i,π(i) =0。(这排除了不对应于G中任何完美匹配的虚假解。)

现在,孤立子集和肯定感觉就像是至少NP-辛苦,也许是更难比(明显的上限仅为Σ 2 P)!此外,也许可以使用Valiant-Vazirani风格的随机归约法证明ISOLATED SUBSET SUM是NP-hard。但是,这是我留给别人的挑战...


是的,这些是等效的。实际上,如果您检查了我要解决的未解决问题,则可以看到我来自于“孤立的完美匹配”问题。也许有人会发现Frobenius硬币问题的减少。
domotorp

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Duhhh ... Andy Drucker有帮助地指出,我的“隔离子集和”问题很容易解决!如果一些a_i为0,则没有唯一的和;否则,取所有a_i共享相同符号(正号或负号)的集合。因此,我们应该关注隔离完美匹配。
Scott Aaronson
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