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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选择两个数字之和
这是最近的邻居问题。 给定实数(非常大的!),加上目标实数,找到SUM最接近和。我们允许对(最大为)进行合理的预处理/索引编制,但是在查询时间(给定)下,结果应该非常快地返回(例如时间。a1,…,ana1,…,ana_1, \ldots, a_nnnnppp一个一世一个一世a_i一个Ĵ一个Ĵa_jppp一个1个,… ,一个ñ一个1个,…,一个ña_1, \ldots, a_nØ (ñ 日志n )Ø(ñ日志⁡ñ)O(n \log n)pppO (对数n )Ø(日志⁡ñ)O(\log n) (简单的示例:如果我们只希望最接近的SINGLE,则可以离线对排序,一个一世一个一世a_ippp一个1个,… ,一个ñ一个1个,…,一个ña_1, \ldots, a_nØ (ñ 日志n )Ø(ñ日志⁡ñ)O(n \log n),然后在查询时进行二进制搜索, O (对数n )Ø(日志⁡ñ)O(\log n))。 无效的解决方案: 1)排序 一个1个,… ,一个ñ一个1个,…,一个ña_1, \ldots, a_n脱机,然后在查询时,从两端开始并向内移动两个指针(http://bit.ly/1eKHHDy)。不好,因为O (n )Ø(ñ)O(n) 查询时间。 2)排序 一个1个,… ,一个ñ一个1个,…,一个ña_1, \ldots, a_n 脱机,然后在查询时,将每个 一个一世一个一世a_i并对“伙伴”执行二进制搜索,以帮助其求和到接近。不好,因为查询时间为。pppØ (ñ 日志n )Ø(ñ日志⁡ñ)O(n \log n) 3)离线对所有对)进行排序,然后进行二进制搜索。不好,因为预处理。(一个1个,… …


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从一般加权无向图中找到最佳并行化
我正在解决“融合”重叠图像集的问题。这些集合可以由无向加权图表示,例如: 每个节点代表一个图像。重叠的图像通过边缘连接。边缘权重代表重叠区域的大小(更快混合更大的重叠会导致更好的整体质量)。 该算法通常去除边缘。它可以顺序执行或并行执行。但是,发生混合时,节点会合并,并且图形结构也会更改。因此,只有在自身不重叠的连接组件上才可以并行化! 这样的不重叠组件是DB和FEG。我们可以在这些组件上并行安全地运行混合算法。结果如下图(合并的节点以绿色显示): 现在,没有任何进一步的并行化可能,因为任何两个连接的组件都是重叠的(它们之间直接有一条边)。 该算法的并行版本如下所示: 1. Find connected components (no two are connected directly) and create task for each. 2. Run the tasks in parallel. 3. Update graph. 4. Until single node remains, continue with 1. 棘手的部分是第一步:如何找到最佳的连接组件集? 一种方法是贪婪算法,该算法仅在给定迭代中找到最大数量的组件。贪婪算法将在开始时最大程度地提高并行化速度,但会以后来的许多迭代为代价。 最佳解决方案可能是在每次迭代中引入大量的连接组件,以最大程度地并行化并同时最小化迭代次数(因此,优化中有两个变量)。 除了回溯,我没有想到任何优化算法,即搜索所有可能演化的空间并选择具有最大并行度的算法。 可以忽略边缘权重,但是算法的改进版本可能会考虑到它,因为较大的区域需要花费更多的时间进行混合(例如,大小为200的区域要比两个大小为100的区域花费大约两倍的时间进行混合)。考虑权重可能会导致选择组件时采用更好的策略(算法的整体运行时间更快)。 对于这种优化算法,您是否有任何线索,可以找到选择图的各个部分的最佳策略,以便最大程度地实现并行化并减少迭代次数?


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亚不确定性可能吗?
有些问题是可以决定的,有些问题是无法决定的,有半确定性的等等。 在这种情况下,我想知道问题是否可能无法确定。这意味着(至少在我的脑海中)我们无法确定它是否可判定。 也许已知的可判定性是不可判定的(所有事物都是不可判定的),并且不存在证明任何事物都具有可判定性的算法,因此必须逐案逐一地证明可判定性。 也许我的问题没有道理。也许我假设我们是运行非常复杂算法的碳纤维机器,这就是为什么这个问题仅在我脑海中才有意义。 如果问题需要进一步澄清,请告诉我。我现在可能需要我自己。 谢谢。

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谁创造了“经验熵”一词?
我知道Shannon的熵工作,但是最近我研究了简洁的数据结构,其中经验熵经常用作存储分析的一部分。 香农将离散信息源生成的信息的熵定义为,其中是事件发生的概率,例如生成的特定字符,并且可能的事件。−∑ki=1pilogpi−∑i=1kpilog⁡pi-\sum_{i=1}^k p_i \log{p_i}pipip_iiiikkk 正如MCH在评论中指出的,经验熵是这些事件的经验分布的熵,因此由其中,是事件的观察到的发生次数和是观察到的事件的总数。这称为零阶经验熵。香农的条件熵概念具有类似的高阶经验版本。−∑ki=1ninlognin−∑i=1kninlog⁡nin-\sum_{i=1}^k \frac{n_{i}}{n} \log{\frac{n_{i}}{n}}ninin_{i}iiinnn 香农没有使用“经验熵”这一术语,尽管他确实值得这个概念一些称赞。谁首先使用这个想法,谁首先使用(非常合逻辑的)名称经验熵来描述它?

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什么时候 -Nash均衡策略收敛到纳什均衡策略?
纳什均衡一般是无可争议的。一个 -Nash平衡是一组,其中,给定的范围内的对手的策略,每个玩家取得策略的最大可能预期报酬的。给定和一个博弈,找到 -Nash平衡是完成的。ϵϵ\epsilonϵϵ\epsilonϵϵ\epsilonϵϵ\epsilonPPADPPAD\mathsf{PPAD} 严格按照定义,似乎没有特别的理由相信给定纳什均衡的策略与任何纳什均衡的策略很接近。但是,我们经常看到文献中的意思是说“计算近似纳什均衡”时,有些草率地使用了“近似计算纳什均衡”之类的短语。ϵϵ\epsilon 所以,我想知道第二个何时隐含第一个。也就是说,对于什么游戏,我们期望 -Nash平衡与Nash平衡“接近”?ϵϵ\epsilon 更正式地说,假设我有一个玩家的游戏,并且有一系列策略配置文件。nnn(s(1)1,…,s(1)n),(s(2)1,…,s(2)n),(s(3)1,…,s(3)n),…(s1(1),…,sn(1)),(s1(2),…,sn(2)),(s1(3),…,sn(3)),…(s_1^{(1)},\dots,s_n^{(1)}), (s_1^{(2)},\dots,s_n^{(2)}), (s_1^{(3)},\dots,s_n^{(3)}), \dots 每个都是 -Nash平衡,并且序列收敛为零。(s(i)1,…,s(i)n)(s1(i),…,sn(i))(s_1^{(i)},\dots,s_n^{(i)})ϵiϵi\epsilon_iϵ1,ϵ2,ϵ3,…ϵ1,ϵ2,ϵ3,…\epsilon_1,\epsilon_2,\epsilon_3,\dots 我的问题: 什么时候(在什么条件/假设下)所有策略收敛?即,对于每个玩家,必定会聚。jjjs(1)j,s(2)j,s(3)j,…sj(1),sj(2),sj(3),…s_j^{(1)},s_j^{(2)},s_j^{(3)},\dots 在什么进一步的条件下,该序列的极限实际上是博弈的纳什均衡?(在我看来,不需要进一步假设;即,如果所有策略都收敛,则限制应该是NE。) 计算 -Nash平衡的算法何时必然意味着近似计算Nash平衡策略的算法?以上条件是否足够?ϵϵ\epsilon 非常感谢! 编辑2014-03-19 在阅读了Rahul的答案中的参考文献之后,以分布之间的距离而不是收敛的序列进行思考似乎更为合理。因此,我将尝试重述问题并提出一些近期想法。ℓ1ℓ1\ell_1 (好吧,这太依赖算法了,无法真正得出答案。在不限制算法的情况下,您可以具有两个不同的纳什均衡,然后,当将小的插入算法时,连续的之间的距离输出会仍然很大,因为输出会在平衡之间振荡。)ϵϵ\epsilonℓ1ℓ1\ell_1 假设是一个策略配置文件,即产品在玩家策略上的分布。对于什么游戏,我们可以说是 -Nash均衡暗含对于某些Nash均衡,其中等于?(请注意,如果收益以为界,则相反。)ppppppϵϵ\epsilon∥p−q∥1≤δ‖p−q‖1≤δ\|p - q\|_1 \leq \deltaqqqδ→0δ→0\delta \to 0ϵ→0ϵ→0\epsilon \to 0111 这实际上是棘手的,因为在复杂性设置中我们所谓的“游戏”实际上是由(纯策略(“动作”)的数量)参数化的一系列游戏。所以就像,相对比率很重要。这是一个简单的反例,显示答案不是“所有游戏”。假设我们修复了递减的序列。然后,对于每个,构造上的两个玩家的游戏动作,其中,如果玩家扮演的第一个动作,他们得到的回报不管其他玩家扮演的是什么; 如果玩家进行第二个动作,他们将获得的收益nnnn→∞n→∞n \to \inftyϵ→0ϵ→0\epsilon \to 0ϵ1,ϵ2,…ϵ1,ϵ2,…\epsilon_1,\epsilon_2,\dotsϵnϵn\epsilon_nnnn1111−ϵn1−ϵn1-\epsilon_n不管其他玩家玩什么;并且如果某位玩家进行了其他任何操作,则无论其他玩家玩什么,他们都将获得的收益。000 因此,每个游戏都有一个平衡点(两者都播放第二个动作),与它唯一的Nash平衡点(两者都播放第一个动作)最大距离。nnnϵnϵn\epsilon_nℓ1ℓ1\ell_1 因此,有两个有趣的子问题: 对于固定游戏和固定,对于“足够小”的,上述条件成立(所有均衡均接近Nash均衡)。nnnϵϵ\epsilonϵϵ\epsilon 也许本质上是相同的问题,但是条件是否成立,即支付收益的差异是否由一个常量。n→∞n→∞n \to \infty 与(2)相同的问题,但与算法计算的实际平衡有关。我猜大概我们将要么获得算法/建设性的答案,要么根本不获得任何答案,因此区别并不重要。

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取消和决定因素
Berkowitz算法提供了具有对数深度的多项式大小电路,用于使用矩阵幂确定方阵。该算法隐式使用取消。对于获得具有对数或线性深度的多项式大小的电路来计算行列式(以及任何可能的永久性最佳电路),抵消是否必不可少?使用没有取消的电路,这些问题是否存在全指数(不仅是超多项式或次指数)下限?

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OWF带来的复杂性后果
众所周知,单向功能的存在对于许多密码学(数字签名,伪随机数生成器,私钥加密等)都是必要和充分的。我的问题是:单向函数存在的复杂性理论后果是什么?例如,OWF暗示N P ≠ PñP≠P\mathsf{NP}\ne\mathsf{P}, B P P = P乙PP=P\mathsf{BPP}=\mathsf{P}和 C Z K = I PCžķ=一世P\mathsf{CZK}=\mathsf{IP}。还有其他已知的后果吗?特别是,OWF是否暗示多项式层次结构是无限的? 我希望更好地了解最坏情况和平均情况下的硬度之间的关系。我也对结果的另一方向感兴趣(例如,复杂性理论结果暗示了OWF)。

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与子家庭一起打球
让 FFF 成为一个家庭 ddd有限宇宙的元素子集 üUU对象。一个家族HHH 的 ķkk的元素子集 UUU,带有 1≤k&lt;d1≤k&lt;d1 \le k < d,是 (k,d)(k,d)(k,d)- 击球设定的FFF 如果每个 V∈FV∈FV \in F 至少有一套 W∈HW∈HW \in H 这样 W⊂VW⊂VW \subset V。 给定一个集合 FFF 如上所述, (k,d)(k,d)(k,d)- 命中问题是找到最小的(k,d)(k,d)(k,d)-命中集 HHH 对于 FFF。 什么时候 k=1k=1k = 1我们有标准的命中集问题,以前有很多结果。我知道针对这种情况的参数化分析k=1k=1k = 1 和 d≤3d≤3d \le 3(例如,参见Brankovic和Fernau)。 有谁知道关于复杂度或近似硬度的任何结果 (k,d)(k,d)(k,d)-命中问题: k=1k=1k = 1 …

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Diophantine方程和复杂度类别
可在多项式时间内求解线性二进啡方程(给定自然数,存在自然数和,使得?)。a ,b ,c一个,b,Ca, b, cXXxÿÿya x + b y+ c =0一个X+bÿ+C=0ax + by + c = 0 二次泛素方程()是NP完全(二次多项式的NP完全判定问题)。一个X2+ b ÿ+ c = 0一个X2+bÿ+C=0ax^2 + by + c = 0 一般的DIOPHANTINE方程是不确定的(Davis-Putnam-Robinson-Matiyasevich定理)。 是否有其他类别的Diophantine方程(对其参数/变量有限制)可以捕获其他复杂度类别(尤其是PSPACE)?

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在NP-完全问题中是否可以存在一个很大的多项式可解决问题的隐藏子集?
假设P!= NP。 我们知道我们可以随时制作3-SAT的简单实例。我们还可以生成我们认为是硬实例的内容(因为我们的算法无法快速解决它们)。有什么方法可以防止硬实例的集合任意地变小,只要对于任何给定的实例大小(n),只有大小为Poly(n)的Poly(n)(甚至是常数)实例? 对于任何硬3-SAT实例,我们都必须将其减少的所有3-SAT实例的集合通过NP-Completeness减少循环循环添加,但是我不认为这会增加硬实例的数量。 在这个世界上,我们可以构造一个可以多项式解决所有NP完全问题(少数例外)的算法。 编辑:问题的一个较软的变体:即使我们显示P!= NP,我们如何知道给定生成n个3-SAT大小问题的方法是否实际上以一定的概率生成了一个难题?如果没有办法仅凭P!= NP来知道,那么什么可以证明我们可以产生一个困难的NP完全问题?

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线性化是否等同于共识问题?
在本文的最终最终线性化共享对象(PO​​DC'10)的介绍中,作者提出了以下声明,但未提供参考: 但是,只有在可以达成共识的情况下,才能实现线性化。 这里,线性化是共享对象的最强的已知一致性属性,这在论文《线性化:并发对象的正确性条件》中提出。 由于以下参数,我对上述声明感到困惑: 在“ 在消息传递系统中稳健地共享内存”(JACM95)一文中,我们知道可以在异步消息传递系统中实现线性化,同时容忍少数进程崩溃: 只要至少大多数处理器没有故障并且保持连接,任何基于原子,单写多读取器寄存器的免等待算法都可以在消息传递系统中自动进行仿真。 另一方面,论文《有一个错误的过程的分布式共识的不可能》(JACM85)证明了即使只有一个过程崩溃,也无法达成共识的结果: 共识问题涉及进程的异步系统,其中某些进程可能不可靠。问题是可靠的过程在二进制值上达成共识。在本文中,表明即使有一个错误的过程,针对该问题的每种协议也都有可能不终止。 因此,我们能否得出以下结论: 共识要强于线性化能力? 我的论点有什么问题?等价结论是否有直接参考?

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复杂性一替代SMT
我在寻找公式可满足性的复杂性 ∀y1,…,yn,∃x1,…,xm,ϕ∀y1,…,yn,∃x1,…,xm,ϕ\forall y_1, \dots,y_n, \exists x_1,\dots,x_m, \phi 或公式 ∃x1,…,xm∀y1,…,yn,ϕ∃x1,…,xm∀y1,…,yn,ϕ \exists x_1,\dots,x_m \forall y_1, \dots,y_n,\phi 哪里 ϕϕ\phi 是以下形式的公式: ϕ:=ϕ∧ϕ | ¬ϕ | ϕ→ϕ | ψϕ:=ϕ∧ϕ | ¬ϕ | ϕ→ϕ | ψ\phi:= \phi \wedge\phi ~| ~\neg \phi ~| ~ \phi\to \phi~| ~\psi ψ:=t&gt;t | t=tψ:=t&gt;t | t=t\psi := t>t~| ~t=t t:=t+t | …

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