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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什么时候放松辛苦?
假设我们通过按以下方式对加权的着色进行计数来缓解对正确的着色进行计数的问题:每种正确的着色的权重为1,每种不正确的着色的权重为,其中c是一些常数,而v是具有相同颜色的端点的边数。当c变为0时,这减少了对正确着色的计数,这对于许多图形来说都是很难的。当c为1时,每种颜色都具有相同的权重,问题很简单。当图的邻接矩阵乘以− log (c )/ 2时,光谱半径小于1 − ϵcvcvc^vcccvvvccc−log(c)/2−log⁡(c)/2-\log(c)/21−ϵ1−ϵ1-\epsilon,该和可以通过具有收敛保证的信念传播来近似,因此在实践中很容易。从理论上讲也很容易,因为特定的计算树会表现出相关性的衰减,因此允许采用多项式时间算法来保证近似值-Tetali,(2007年) 我的问题是-图形的其他哪些属性使本地算法难以解决此问题?从某种意义上讲,只能解决一小部分的问题。ccc 编辑09/23:到目前为止,针对此类问题,我遇到了两种确定性多项式逼近算法(Weitz的STOC2006论文和Gamarnik的“腔扩展”方法用于近似计数的派生方法),并且这两种方法都取决于自相关的分支因子。避免在图表上走动。光谱半径出现是因为它是此分支因子的上限。问题是-这是一个不错的估计吗?我们是否可以有一系列图,其中自我规避步行的分支因子是有界的,而常规步行的分支因子却是无界的? 编辑10/06:艾伦·斯莱(FOCS 2010)的这篇论文似乎很有意义……结果表明,自我规避行走的无限树的分支因子正好抓住了计数变得困难的点。 编辑10/31:Alan Sokal猜想(“多元Tutte多项式”的第42 页),在色多项式的无零区域的半径上存在一个上限,该上限在maxmaxflow上呈线性(最大st流在所有对s,t)。这似乎很重要,因为随着正确着色的数量接近0,就会出现远程关联。

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正确地参加国际选秀是否难为NP?
以下问题是难解决的吗? 给定国际草案的董事会配置,找到一个合法的举动。n×nn×nn\times n 美国跳棋(也称为英式抽签)的相应问题在多项式时间内可轻松解决。这两个游戏之间存在三个主要区别。n×nn×nn\times n 第一个也是最重要的区别是“飞行之王”规则。在跳棋,王可在跳过相邻对手的片到一个空的正方形2个中任何对角线方向遥。在国际抽风中,国王可以通过沿对角线移动任意距离来跳过对手的棋子任意距离。 与跳棋一样,同一块棋子可用于一次捕获一系列棋子。但是,与跳棋不同,国际草稿中捕获的片段不会被删除,直到整个序列结束为止。捕获块可以多次跳过或降落在相同的空白方块中,但不能多次跳过对手的块。 最后,跳棋和国际选秀都有强制性的抓捕规则:如果您可以抓捕对手的棋子,则必须这样做。但是,当存在多个选项时,规则规则会不一致。在检查器中,您可以选择任何最大的捕获顺序。换句话说,您可以选择任何在捕获片段无法捕获时结束的捕获序列。在国际演习中,您必须选择最长的捕捉序列。因此,我的问题等同于以下内容: 给定国际草稿的棋盘配置,找到招致最大对立棋子数量的棋步。n×nn×nn\times n 足以证明以下问题是NP完全的。(显然是在NP中。) 给定仅涉及国王的国际选秀的棋盘配置,一个玩家能否(因此必须)在一个回合中捕获对手的所有棋子?n×nn×nn\times n 可以在多项式时间内回答相应的检查器问题;这是一项有趣的家庭作业。这个问题看起来更像是Demaine,Demaine和Eppstein对Phutball残局的分析。他们的论文结尾出现了一个有趣的家庭作业练习的解决方案。一个解决方案也出现在Frankel等人在FOCS 1978年发表的论文中。证明最佳发挥跳棋是PSPACE困难的;另请参见罗布森(Robson)在1984年提出的证明棋子实际上是EXPTIME完全的证明。

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L和NL之间的中间问题
众所周知,有向 st- 连接性是。Reingold的突破性结果表明,无向的st-连通性在L中。平面定向ST-连接被称为是在ü 大号∩ Ç Ò ù 大号。Cho和Huynh定义了参数化背包问题,并展示了L和N L之间的问题层次。NLNLNLLLLUL∩coULUL∩coULUL \cap coULLLLNLNLNL 我正在寻找介于和N L之间的其他问题,即:LLLNLNLNL 已知为但未知(或不太可能)为N L-完整且NLNLNLNLNLNL 已知难的,但不知道是大号。LLLLLL

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自然问题不在吗?
中是否存在中没有(已知/应该认为)的自然问题?NP∩coNPNP∩coNPNP \cap coNPUP∩coUPUP∩coUPUP \cap coUP 显然,每个人在都知道的最大是分解的决策版本(n的大小因子最多为k),但实际上在。NP∩coNPNP∩coNPNP \cap coNPUP∩coUPUP∩coUPUP \cap coUP

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Lambda演算和组合逻辑是否相同?
我目前正在阅读Hindley和Seldin撰写的“ Lambda微积分和组合器 ”。我不是专家,但是由于参与函数式编程(从Lisp和SICP​​开始,现在到R和Haskell),所以一直对lambda微积分感兴趣。 在“ 二进制演算和组合逻辑”,约翰·特朗普说: CL可以看作是Lambda演算的子集...理论在很大程度上是相同的,在存在可扩展性规则的情况下变得等效。 在什么条件下,人们会使用组合逻辑而不是lambda微积分? 任何参考将不胜感激。

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有界基数有界频率集合覆盖:近似硬度
考虑具有以下限制的最小集合覆盖问题:每个集合最多包含元素,并且宇宙中的每个元素最多出现f个集合。kkkfff 示例:和f = 2的情况等效于最大阶数为4的图中的最小顶点覆盖问题。k=4k=4k = 4f=2f=2f = 2 令为最大值,以便找到具有参数k和f的最小集合覆盖问题的a (k ,f )近似是NP-难的。a(k,f)>1a(k,f)>1a(k,f) > 1a(k,f)a(k,f)a(k,f)kkkfff 例如:(贝尔曼&1999斯基)。a(4,2)≥1.0128a(4,2)≥1.0128a(4,2) \ge 1.0128 问题:我们是否有参考文献总结上最强的已知下界?特别是在k和f都较小但f > 2的情况下,我对具体值感兴趣。a(k,f)a(k,f)a(k,f)kkkffff>2f>2f > 2 套票问题的受限制版本通常在减少方面很方便;通常有在选择的值有一些自由和˚F上,进一步信息一(ķ ,˚F )将有助于选择提供最强的硬度结果正确的价值观。这里,此处和此处的参考提供了一个起点,但是信息有些过时且零碎。我想知道是否有更完整和最新的资源?kkkfffa(k,f)a(k,f)a(k,f)

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将SAT转换为HornSAT
是否可以将布尔公式B转换为Horn子句的等价连接?Wikipedia上有关HornSAT的文章似乎暗示它是,但我一直无法追踪任何参考。 注意,我的意思不是“在多项式时间内”,而是“全部”。



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对于任何,我说的序列在整数是 -complete如果对于每个排列的,写为成对的成对的整数的序列,序列是的子序列,即存在这样对于所有。小号{ 1 ,... ,Ñ } Ñ p { 1 ,... ,Ñ } p 1,... ,p Ñ p小号1 ≤ 我1 < 我2 < ⋯ < 我Ñ ≤ | s | š 我Ĵ = p Ĵ 1 ≤ Ĵ ≤ Ñn>0n>0n > 0sss{1,…,n}{1,…,n}\{1, \ldots, n\}nnnpp\mathbf{p}{1,…,n}{1,…,n}\{1, \ldots, n\}p1,…,pnp1,…,pnp_1, \ldots, p_npp\mathbf{p}sss1≤i1<i2<⋯<in≤|s|1≤i1<i2<⋯<in≤|s|1 \leq i_1 …

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是否有用于纯功能编程语言的带注释的形式验证系统?
ACSL(Ansi C规范语言)是C代码的规范,带有特殊注释,可对C代码进行正式验证。 我没有研究它,但是我想ACSL验证器中使用的形式方法将类似于Hoare Logic。但是对于纯函数式语言(例如Haskell),我无法想象将使用哪种形式主义进行形式验证。 除了纯函数式语言外,有人做过类似于ACSL的东西吗?如果不是,是否有针对功能语言的规范标注样式形式验证的研究? 我知道有一种依赖类型,许多语言(Agda,Idris等)都支持这种类型,但是在Haskell中,不进行某种(不可读的)类型wizardry很难实现依赖类型。考虑到这一点,由于Haskell具有比Agda和Idris更好的库支持,我相信这样的功能形式验证系统可能会有用,但是我不知道是否对此进行了研究。

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是否有超过可满足性阈值的
-SAT实例的一个众所周知的特征是从句数与变量的比值,即商。对于每个,对于都有一个阈值 st \ ,大多数情况是可以满足的,而对于大多数情况是无法满足的。对于的问题,以及对于ρ,k足够小的问题,已经进行了大量研究。米Ñ ρ = 米/ Ñ ķ α ρ « α ρ » α ρ « αkkkmmmnnnρ=m/nρ=m/n\rho = m/nkkkαα\alphaρ≪αρ≪α\rho \ll \alphaρ≫αρ≫α\rho \gg \alphaρ≪αρ≪α\rho \ll \alphaρρ\rhokkk-SAT在多项式时间内可解。例如,参见《满意度手册》(PDF)中Dimitris Achlioptas的调查文章。 如果任何工作在另一个方向(其中已经完成我想知道ρ≫αρ≫α\rho \gg \alpha),例如,如果我们能以某种方式从CNF改造问题DNF在这种情况下迅速解决它。 因此,从本质上讲,什么是关于SAT如果知道ρ=m/n≫αρ=m/n≫α\rho = m/n \gg \alpha?


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计算滑动窗口中位数的非平凡算法
我需要计算运行中位数: 输入: ,,向量。k (x 1,x 2,… ,x n)ñnnķkk(x1个,X2,… ,xñ)(x1,x2,…,xn)(x_1, x_2, \dotsc, x_n) 输出:向量,其中是的中位数。ÿ 我(X 我,X 我+ 1,... ,X 我+ ķ - 1)(y1个,ÿ2,… ,yn − k + 1)(y1,y2,…,yn−k+1)(y_1, y_2, \dotsc, y_{n-k+1})ÿ一世yiy_i(x一世,X我+ 1,… ,xi + k − 1)(xi,xi+1,…,xi+k−1)(x_i, x_{i+1}, \dotsc, x_{i+k-1}) (不作弊;我希望有确切的解决方案。元素是大整数。)X一世xix_i 有一个简单的算法可以维护大小为的搜索树;总运行时间为。(这里的“搜索树”是指一些有效的数据结构,支持对数时间内的插入,删除和中位数查询。)O (n log k )ķkkØ (ñ 日志k )O(nlog⁡k)O(n \log k) …

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TCS之外的复杂性理论猜想的数学含义
您是否知道复杂性理论中(标准)猜想在数学的其他领域(即理论计算机科学之外)的有趣结果? 我希望在以下情况下回答: 复杂性理论猜想尽可能地笼统和标准;我也对特定问题的严重性所产生的后果感到满意,但如果人们普遍认为这些问题很难解决(或者至少已经在多篇论文中进行了研究),那将是很好的。 暗示的是一个无条件地不正确的陈述,或者其他已知的证明要困难得多 连接越多越好;特别是,其含义不应该是关于算法的明确声明 只要飞猪来自复杂性理论,而唱歌的马来自计算机科学以外的一些数学领域,“如果猪可以飞,马就会唱歌”的关系也可以。 从某种意义上说,这个问题与我们对计算机科学中数学的令人惊讶的使用所提出的问题 “相反” 。迪克·利普顿(Dick Lipton)的博客恰好遵循这些思路:他写了关于因数分解具有很大电路复杂性的猜想的后果。结果是某些二阶方程方程没有解,这种陈述很难无条件地证明。该帖子基于与Dan Boneh的合作,但我找不到论文。 编辑:正如乔什·格罗霍(Josh Grochow)在评论中指出的那样,他关于TCS在经典数学中的应用的问题密切相关。一方面,我的问题是允许的,因为我不坚持“古典数学”的限制。我认为更重要的区别是,我坚持要从复杂性猜想到TCS之外的数学领域中的陈述,都经过证明的含义。乔什(Josh)问题的大多数答案都不是这种类型,而是给出了由TCS开发或启发的经典数学中有用的技术和概念。然而,至少一个答案到Josh的问题是一个完美的答案,我的问题:迈克尔·弗里德曼的论文这是由与我的问题相同的问题所激发,并证明了结理论中的一个定理,条件是。他辩称,该定理似乎超出了打结理论的现有技术范围。根据Toda定理,如果则多项式层次结构会崩溃,因此该假设非常合理。我对其他类似结果感兴趣。P #P = N PP#P≠ N PP#P≠NP\mathsf{P}^{\#P} \ne \mathsf{NP}P#P= N PP#P=NP\mathsf{P}^{\#P} = \mathsf{NP}

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