理论计算机科学

理论计算机科学家和相关领域的研究人员的问答

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是否知道
包含在-之间的多项式层次的每一级别有各种复杂类,包括,DP,BH ķ,和Σ P 我 ∩ Π P 我。由于缺乏更好的术语,我将把这些和其他任何为中级班水平之间我和我+ 1的多项式层次。对于这个问题的目的,假定它们是包含在类Σ P 我+ 1 ∩ Π P 我+ 1ΔPiΔiP\Delta_i^{\text{P}}DPDP\text{DP}BHkBHk\text{BH}_kΣPi∩ΠPiΣiP∩ΠiP\Sigma_i^\text{P} \cap \Pi_i^\text{P}iiii+1i+1i+1ΣPi+1∩ΠPi+1Σi+1P∩Πi+1P\Sigma_{i+1}^\text{P} \cap \Pi_{i+1}^\text{P}但包含和/或Π P 我。我们希望避免包括Σ P 我+ 1 ∩ Π P 我+ 1,如果可能的话,因为它是平凡相当于PH如果它缩短到我+ 1 吨ħ水平。ΣPiΣiP\Sigma_i^\text{P}ΠPiΠiP\Pi_i^\text{P}ΣPi+1∩ΠPi+1Σi+1P∩Πi+1P\Sigma_{i+1}^\text{P} \cap \Pi_{i+1}^\text{P}PHPH\text{PH}i+1thi+1th{i+1}^{th} 此外,定义以下内容: DPi={L∩L′:L∈ΣPi and L′∈ΠPi}DPi={L∩L′:L∈ΣiP and L′∈ΠiP}\text{DP}_i = \left \{ L \cap L' : L \in …

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最小化残余有限状态自动机
残留有限状态自动机(RFSA,在[DLT02]中定义)是NFA,具有与DFA相同的一些不错的功能。特别是,对于每种常规语言,总是存在规范的最小尺寸RFSA,并且与DFA一样,RFSA中每个州所识别的语言都是残差的。但是,虽然最小DFA状态与所有残差形成双射,但规范的RFSA状态与素数残差呈双射。这些可以成倍地减少,因此RFSA可以比DFA紧凑得多,可以表示常规语言。 但是,我无法确定是否存在一种有效的算法来最小化RFSA或硬度结果。最小化RFSA的复杂性是什么? 通过浏览[BBCF10],这似乎不是常识。一方面,我希望这很困难,因为许多关于RFSA的简单问题,例如“这个NFA是RFSA吗?” 很难,在这种情况下是PSPACE完整的。另一方面,[BHKL09]表明,在Angluin的最小适度教师模型[A87]中可以有效地学习规范RFSA,并且有效学习最小RFSA和最小化RFSA似乎应该同样困难。但是,据我所知[BHKL09]的算法并不意味着最小化算法,因为反例的大小不受限制,并且不清楚如何有效地测试RFSA的相等性以模拟反例oracle 。例如,测试两个NFA是否相等是PSPACE-complete。 参考文献 [A87] Angluin,D.(1987)。从查询和反例中学习常规集。信息与计算,75:87-106 [BBCF10] Berstel,J.,Boasson,L.,Carton,O.和Fagnot,I.(2010)。自动机的最小化。的arXiv:1010.5318。 [BHKL09] Bollig,B.,Habermehl,P.,Kern,C.和Leucker,M.(2009年)。NFA的盎格鲁式学习。在IJCAI中,9:1004-1009。 [DLT02] Denis,F.,Lemay,A。和Terlutte,A。(2002)。剩余有限状态自动机。基金会信息,51(4):339-368。

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具有分配敏感型deleteMin的整数优先级队列
是否存在整数优先级队列,该队列使用个空间字并执行以下操作,所有操作均在最坏的情况下进行,并且无法访问随机性:O(n)O(n)O(n) createEmptyQueue在获得一些常数。cO(lgcU)O(lgcU)O(lg^c U)ccc insert在。O(1)O(1)O(1) deleteMin在,其中\ delta _ {\ min}是最小键和第二个最小键之间的差。O(δmin)O(δmin)O(\delta_{\min})δminδmin\delta_{\min} 此外,一旦对密钥kkk进行了a deleteMin运算,则所有其他插入都>k>k> k。 相关工作: Bose等人的“有界宇宙中的快速本地搜索和更新”,它比我需要的速度快,deleteMin但比我需要的速度慢insert。 Brodnik等人的“最坏情况恒定时间优先级队列”,使用了奇异的“ Yggdrasil内存”。出于这个问题的目的,我对更标准的整数RAM模型感兴趣。 Brodnik和Karlsson的“多进程时间队列”,将插入限制为使用(k _ {\ min},k _ {\ min} + \ delta _ {\ min}]中的键进行元素插入(kmin,kmin+δmin](kmin,kmin+δmin](k_{\min}, k_{\min} + \delta_{\min}],其中kminkmink_{\min}是最小值的值键。 请注意,这对于哈希表非常简单,但是使用了摊销和随机性: 队列是一对键的哈希表和最小键的副本。 insert 将密钥添加到哈希表,并在适当时更新最小密钥副本。 deleteMin在哈希表中查找最小键,然后通过依次搜索来搜索下一个最小键。kmin+1,kmin+2,kmin+3,…kmin+1,kmin+2,kmin+3,…k_{\min} + 1, k_{\min} +2, k_{\min} + 3, \dots

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进行量估算的动机
在最近的有关随机游走方法的论文中,有哪些具体而引人注目的应用来估计这类凸多面体的体积? 这些有关体积估计的论文将数值积分作为一种动机。人们在实践中要计算的积分的哪些例子很难用以前的方法来计算?还是还有其他一些引人注目的实际应用程序可以用来计算1000维多面体的体积?

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是否减少了不会炸开解决方案长度的“门压板”游戏?
本文提供了一个证明,即在带有门和压板的游戏中,用PSPACE很难确定(玩家的)化身是否可以到达给定位置。这可以通过从TQBF减少来证明,所得解决方案的长度以指数形式取决于公式中通用量词的数量。 从NPSPACE机器减少到这样一种游戏,其解决方案的长度与该机器的接受路径的长度在多项式上相关吗?

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将超大型NFA转换为DFA的算法
我有非常大的非确定性有限自动机,我需要将其转换为DFA。 我的意思是说40 000多个州。到目前为止,我已经做了一些实验和编程的默认算法,通过表检索(如描述在这里),但即使是优化后速度很慢,非常消耗内存。我知道一个事实,州的数量可以成倍增长,但是在最小化之后,最终的DFA有大约9000个州,这是可以接受的。 所以我的问题是,是否有某种算法会更快或更友好的存储?
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这个游戏会终止吗?
考虑以下纸牌游戏(在意大利被称为“ Cavacamicia”,它可能被翻译为“条纹衫”): 两名玩家随机分成两张标准纸牌。每个玩家获得一个套牌。 玩家轮流将牌组中的下一张纸牌放到堆栈中。 如果一个玩家(A)放下一张特殊的牌,即I,II或III,则另一个玩家(B)必须连续放下相应数量的卡。 如果这样做,B放下了一张特殊的卡片,则操作会相反,依此类推;否则,如果B放下相应数量的卡但没有特殊卡,则A收集所有放下的卡并将其添加到卡组中。然后A通过放下一张牌来重新开始游戏。 第一个用完卡的玩家将输掉比赛。 注意:游戏的结果完全取决于套牌的初始分区。(这可能会使这款游戏看起来毫无意义;-) 问题:此游戏是否总是终止?如果我们将这个游戏概括化,并给每位玩家任意两张纸牌序列怎么办?

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有差异序列置换的有效算法?
这个问题是由这篇文章引起的,您能确定多项式时间内两个置换的总和吗?,以及对排列的计算属性的兴趣。 甲差异测序 置换的π数的1 ,2 ,... Ñ + 1通过找到在排列的每两个相邻的数字之间的差,形成π。换句话说,a i = | π (我+ 1 )- π (我)| 为1个≤ 我≤ Ñ一个1个,一2,… 一个ña1,a2,…ana_1, a_2, \ldots a_nππ\pi1 ,2 ,... Ñ + 11,2,…n+11, 2, \ldots n+1ππ\pi一个一世= | π(我+ 1 )- π(i )|ai=|π(i+1)−π(i)|a_i= |\pi(i+1)-\pi(i)|1个≤ 我≤ Ñ1≤i≤n1 \le i \le n 例如,序列 是置换的差异序列2 3 4 1。同时,序列2 …


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在O(k)中找到数组中最小的k个元素
我在网上发现了一个有趣的问题。给定一个包含n个数字的数组(不包含有关它们的信息),我们应该在线性时间内对该数组进行预处理,以便在给定一个数字1 <= k时,可以返回O(k)时间中的k个最小元素。 <= n 我一直在和一些朋友讨论这个问题,但没人能找到解决方案。任何帮助,将不胜感激! 快速说明:-k个最小元素的顺序并不重要-数组中的元素是number,可能是整数,可能不是(所以没有基数排序)-在预处理阶段不知道数字k。预处理是O(n)时间。在O(k)时间上的函数(找到k个最小元素)。
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是否有一本书/调查纸概述了语言类层次结构,闭包属性等
我目前正在进行一些形式语言研究,涉及的语言类别在Regular以上但在Context Free以下。我正在研究诸如反向绑定多计数器计算机,单堆栈计数器计算机,确定性CFL等之类的东西。 我想知道是否有人知道一本概述这些语言特性的好书或调查报告。我正在查看的大多数内容太晦涩或太新,以至于我在Hopcroft-Ullman的书中甚至是1979年版中都没有。 我主要是在寻找另一语言中包含哪些语言类,这些语言的闭包属性以及这些语言的基本问题(F问题)的可判定性。 我将在此参考资料中查找的一些示例: 逆向有界多计数器计算机是否接受所有语言,非逆向有界单计数器计算机是否接受语言? 确定性反转边界的MultiCounter语言是否在左右串联下关闭? 单柜台计算机的通用性是可决定的。 这些只是示例问题,我的日常工作中还有很多其他问题。 首先,我尝试追踪引用Oscar Ibarra的“反转界多计数器机器及其决策问题”的论文,但没有发现太多。

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近似算法的平滑分析
平滑分析已被多次应用,以了解针对诸如线性编程和k均值之类的许多问题的精确算法的运行时间。在这个领域中有相当普遍的结果,例如HeikoRöglin和BertholdVöcking,《整数规划的平滑分析》(2005年)。其中一些一般结果似乎依赖于隔离引理,以产生具有唯一最优解的实例。假设,则排除了N P难问题的光滑多项式时间算法的存在。NP≠ZPPNP≠ZPP\mathsf{NP}\ne \mathsf{ZPP}NPNP\mathsf{NP} 对于近似算法比率的平滑分析已经完成了一些工作。有Rao Raghavendra,《近似算法的概率和平滑分析》,2008年,试图用平滑分析为Christofides算法提供一个改进的近似边界。但是,没有给出明确的近似比率。 有什么理由为什么逼近结果的硬度会限制在平滑多项式时间内运行的算法的逼近率?HeikoRöglin和BertholdVöcking的论文中的结果是否也适用于近似算法?

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有限状态部分信息博弈的复杂性
给定仅具有有限多个状态的确定性部分信息零和博弈, 其可能的结果分别是[loose,draw,win],其值分别为[-1,0,+ 1], 逼近此类值的复杂性是多少?内的附加游戏?ϵϵ\epsilon 特别是,我无法提出任何算法来执行此操作。 这篇文章的其余部分完全致力于 对问题进行更彻底的描述 ,因此,如果您已经可以弄清楚 这篇文章顶部的问题 意味着什么,那么就没有理由阅读本篇文章的其余部分。 给定一个裁判机状态,与指定的初始状态,状态 其得分对是的状态其得分对是,其形式为{1,2,3,...,S}{1,2,3,...,S}\{1,2,3,...,S\}s0s0s_0sasas_a[−1,+1][−1,+1][-1,+1]sbsbs_b[+1,−1][+1,−1][+1,-1] ,其中:[p1_info,p2_info,num_of_choices,player_to_move,next_state_table][p1_info,p2_info,num_of_choices,player_to_move,next_state_table][\mbox{p1_info,p2_info,num_of_choices,player_to_move,next_state_table}] player_to_move∈{1,2}player_to_move∈{1,2}\mbox{player_to_move} \in \{1,2\} 是从一个函数 { 1 ,2 ,3 ,。。。,num_of_choices } → { 1 ,2 ,3 ,。。。,S }next_state_tablenext_state_table\mbox{next_state_table}{1,2,3,...,num_of_choices}→{1,2,3,...,S}{1,2,3,...,num_of_choices}→{1,2,3,...,S}\{1,2,3,...,\mbox{num_of_choices}\} \to \{1,2,3,...,S\} p1_info,p2_info,num_of_choices≥1p1_info,p2_info,num_of_choices≥1\mbox{p1_info},\mbox{p2_info}, \mbox{num_of_choices} \geq 1 当机器处于该状态时: 将发送到Player_1,然后将p2_info发送 到Player_2,p1_infop1_info\mbox{p1_info}p2_infop2_info\mbox{p2_info} num_of_choicesnum_of_choices\mbox{num_of_choices}{1,2,3,...,num_of_choices}{1,2,3,...,num_of_choices}\{1,2,3,...,\mbox{num_of_choices}\} 然后进入指示的状态next_state_tablenext_state_table\mbox{next_state_table} sasas_asbsbs_b 暂停该州的得分对作为其输出 s0=1s0=1s_0 = 1 以下问题的复杂性是什么? 给定这样一个裁判机器和一个正整数N,输出一个有理数,该理数 (累加)在玩家1的自然游戏值的N中。 如本问题前面所述,我无法提出 …

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在色数和矢量色数之间有间隙的小图?
我正在寻找一个小图其矢量色数比色数,更小的χ v(ģ )&lt; χ (G ^ )。GGGχv(G)&lt;χ(G)χv(G)&lt;χ(G)\chi_v(G)<\chi(G) (具有向量色数q是否有一个赋值X :V → [R d,其中直观地与邻近的顶点相关联的矢量相距很远的要求是。⟨ X (v ),X (瓦特)⟩ ≤ - 1 /(q − 1 )。例如,对于q = 3,三角形的顶点就足够了。GGGqqqx:V→Rdx:V→Rdx\colon V \rightarrow \mathbf R^d⟨x(v),x(w)⟩≤−1/(q−1)⟨x(v),x(w)⟩≤−1/(q−1)\langle x(v), x(w)\rangle \leq -1/(q-1)q=3q=3q=3 的曲线图的矢量色数不大于色数较大:。例子是已知的与图的χ v(g ^ )= 3 χ (G ^ )= Ñ δ。(由Karger,Motwani,Sudan撰写的原始论文[JACM,45:246-265](手稿)提出了广义的Kneser图,最近的论文使用了基于随机单位向量的构造。)χv(G)≤χ(G)χv(G)≤χ(G)\chi_v(G)\leq \chi(G)χv(G)=3χv(G)=3\chi_v(G)=3 χ(G)=nδχ(G)=nδ\chi(G)=n^\delta 我认为有示例图与χ v(ķ )= 4和χ …

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