Questions tagged «np-hardness»

有关NP硬度和NP完整性的问题。

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计算最密集的未成年人的复杂性
考虑以下问题。 输入:无向图。 输出:图,它是的所有次曲面中边缘密度最高的,即比率最高 。H G G | E (H )| / | V (高)|G = (V,E)G=(V,E)G=(V,E)HHHGGGGGG| Ë(高)| / | V(高)||E(H)|/|V(H)||E(H)|/|V(H)| 这个问题已经研究过了吗?它可以在多项式时间内求解吗?还是NP难解?如果我们考虑使用受限图类,例如排除未成年人的类,该怎么办? 如果我们要求最密集的子图,则该问题可以在多项式时间内解决。如果我们添加一个附加参数并要求具有个顶点的最密集子图,则问题是NP完全的(这很容易从 -clique 还原)。ķ ķķkkķkkķkk

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中级
分区问题是弱NP完全问题,因为如果输入整数受某个多项式限制,则分区问题具有多项式(伪多项式)时间算法。但是,即使输入整数以多项式为界,3分区也是NP完全问题。 假设,我们可以证明必须存在中间NP完全问题吗?如果答案是肯定的,是否存在这样的“自然”候选问题?P≠NPP≠NP\mathsf{P \ne NP} 在此,中级NP完全问题是既没有伪多项式时间算法也没有强意义上的NP完全的问题。 我猜想在弱NP完整性和强NP完整性之间存在无限的中间NP完全问题层次。 编辑3月6日:如评论中所述,提出问题的另一种方法是: 假设,当一元数值输入出现时,是否可以证明既没有多项式时间算法又没有NP完全性的NP完全性问题?如果答案是肯定的,是否存在这样的“自然”候选问题?P≠NPP≠NP\mathsf{P \ne NP} EDIT2 3月6日:含义的反方向是正确的。这样的“中间”的存在 -complete问题意味着P ≠ Ñ P因为如果P = Ñ P然后一元Ñ P -complete问题在P。NPNPNPP≠NPP≠NP\mathsf{P \ne NP}P=NPP=NP\mathsf{ P=NP}NPNPNPPPP


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弦图的特定子类中支配集问题的复杂性
我对某些特定的图类(即弦图的子类)中的支配集问题(DSP)的复杂性感兴趣。 如果图是某些无向树中路径族的顶点相交图,则它是无向路径图。令UP为无向路径图的类。 如果图是某些无向树中路径族的边相交图,则该图为EPT图。EPT图可能不是和弦的,但让CEPT为和弦EPT图的类。 如果图是某个有根有向树(即,所有远离根指向的弧)中的有向路径族的顶点相交图,则它是(有根的)有向路径图。令RDP为(有根的)有向路径图的类。 我们有RDP⊆CEPT⊆UP⊆chordalRDP⊆CEPT⊆UP⊆chordalRDP\subseteq CEPT \subseteq UP\subseteq chordal 众所周知,对于RDP中的图形,DSP是线性时间可解的,而对于UP的图形,DSP是NP完整的[ Booth and Johnson,1981 ] 我对特殊图感兴趣,这些图与最大度为3的毛毛虫状树中无向路径族的顶点相交图相对应。更准确地说,这些“类别”是从每个第二个顶点具有垂线度的路径构建的,附加一个顶点。让我们称此类为cat-UP。 此外,我的特殊图也可以构造为最大度数为3的特定树中某些无向路径族的边缘相交图。 所以我的问题是: 1)是否知道用于cat-UP图的DSP的复杂性?(请注意,[ Booth and Johnson,1981 ] 的减少产生了最大程度为3的宿主树,但与毛毛虫相距甚远) 2)CEPT图形的DSP的复杂性是什么?而对于CEPT的图则形成了最大度为3的宿主树?(ISGCI不知道) 3)在紧密相关的图形系列中,DSP是否有任何复杂性结果?

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是否在NP限制期限内对树木进行最佳旅行?
我的一个朋友问我以下关于树的调度问题。我发现它非常干净有趣。有参考吗? 问题: 有一棵树,每条边的对称旅行成本为1。对于每个顶点v i,都有一个任务需要在其截止日期d i之前完成。该任务也被表示为v 我。每个任务具有统一的值1。每个任务的处理时间为0,即在任务的最后期限等于完成任务之前访问该任务。在不失一般性的情况下,让v 0表示根,并假设在v 0处没有任务。v 0处有一辆车Ť(五,E)T(V,E)T(V,E)v一世viv_id一世did_iv一世viv_iv0v0v_0v0v0v_0v0v0v_0在时间0此外,我们假设对每个顶点d一世≥ dË p一世di≥depid_i \ge dep_i,代表深v 我。这是不言而喻的,期限小于其深度的顶点应被视为离群值。问题要求找到一个计划,该计划可以完成尽可能多的任务。dË p一世depidep_iv一世viv_i 进展: 如果树仅限于路径,则通过动态编程将其置于。PP\mathsf{P} 如果树被概括为一个图,则它是。NPNP\mathsf{NP} 我有一个非常简单的贪婪算法,该算法被认为是三因素近似。我还没有完全证明。现在,我对NP困难的结果更感兴趣。:-) 谢谢你的建议。

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半填充幻方问题NP是否完全?
这是问题所在: 在某些单元格中,我们有一个正方形,上面有一些来自1..N的数字。需要确定它是否可以完成到魔方。 例子: 2 _ 6 2 7 6 _ 5 1 >>> 9 5 1 4 3 _ 4 3 8 7 _ _ 9 _ _ >>> NO SOLUTION 8 _ _ 这个问题NP是否完整?如果可以,我如何证明? MS上的Crosspost

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具有简单哈密顿圈但具有NP硬TSP的图类
的哈密顿环问题(HC)在于找到一个循环,通过在给定的无向图的所有顶点进入。的旅行推销员问题(TSP)在于找到一个循环,通过在给定的边缘加权图的所有顶点进入并最小化由在周期的边缘的权重的总和测量的总距离。HC是TSP的特例,并且都已知是NP完全的[Garey&Johnson]。(请参阅上面的链接,以获取这些问题的更多详细信息和变体。) 是否有研究过的图类可以通过非平凡算法在多项式时间内解决哈密​​顿循环问题,但旅行商问题是NP难的? 不平凡的是要排除诸如可以保证存在哈密顿循环且容易找到的完整图类之类的类,或者排除通常总是保证存在HC的图类之类。

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“排列p是我集合中图的自同构吗?” NP完整吗?
假设我们有一组图S(有限的图,但是有无限的图)和作用于S的一组排列P。 实例:P中的置换p。 问题:S中是否存在允许自同构p的图g? 对于某些集合S,这个问题NP是否完整? 检查图形是否允许排列p(即证书)将很容易。此外,很容易找到问题不是NP完全的S的示例,例如S是一组完整的图,那么答案总是是肯定的。 注意:我对它们是什么类型并不十分感兴趣;如果您喜欢,它们可以是非简单的,有针对性的,有颜色的等。 附录:我当前正在研究的问题是对哪些同构是拉丁方的自构进行分类(也可以解释为图自同构的一种特殊类型)。 给定拉丁方L(i,j),我们可以通过以下方式构造图: 顶点集是矩阵中的单元格(i,j)的集合, 每当i = i'或j = j'或L(i,j)= L(i',j')时,在不同的(i,j)和(i',j')之间存在一条边。 这样的图被称为拉丁方图(例如参见Bailey和Cameron的这篇文章,网址为http://designtheory.org/library/encyc/topics/lsee.pdf)。我们可以将拉丁方的自同构性解释为拉丁方图的同构性。因此,令S为由n阶拉丁方形成的拉丁方图的集合。所以我感兴趣的问题是: 给定一个置换p,p是S中一个(或多个)图的自同构吗? 我的感觉是,总体上来说这是一个很难回答的问题-我目前正在撰写有关此事的30多页论文(有2位合著者)。实际上,大多数情况下这很容易(大多数情况下为“否”),但是有一些困难的情况。 因此,我有兴趣寻找与“对称分类”有关的决策问题。它们实际上并不需要与拉丁方有关,我只是希望使用这些技术来回答拉丁方的问题。

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无H分区
这是无氢切割问题的启发。给定一个图,如果不对所有,诱导的副本,则将其顶点集划分为部分是无。- [R V 1,V 2,... ,V [R ħ ģ [ V 我 ] ħ 我1 ≤ 我≤ [RVVV[RrrV1个,V2,… ,V[RV1,V2,…,VrV_1, V_2, \ldots, V_rHHHģ [ V一世]G[Vi]G[V_i]HHH一世ii1个≤ 我≤ [R1≤i≤r1 \leq i \leq r 我想考虑以下问题: 分成部分的无分区的最小是多少?^ h [R[RrrHHHrrr 请注意,当是单边时,则等于找到色数,并且已经是NP完整的。我想知道是否更容易显示针对此问题的任何固定 NP完整性(与显示无割相比更容易)。我什至认为这可能很明显,但是我什么也没得到。我完全有可能缺少一些非常简单的内容,如果是这种情况,我将感谢一些提示! ^ h ^ hHHHHHHHHH

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我们能否快速生成完全一致的mod 3或解决NP问题?
老实说,我对如何生成随机数了解不多(欢迎发表评论!),但让我们假设以下理论模型:我们可以从获得均匀一致的整数,我们的目标是从[1,3]输出一个整数均匀随机数。[1,2n][1,2n][1,2^n] 下面是一个预期运行时间为多项式的简单解决方案。从舍弃(也可能舍弃),以便剩余整数的数目可以被整除,因此我们可以取作为生成的整数。如果我们得到一个废弃的数字,我们将生成另一个数字,直到得到一个未被废弃的数字。2n2n2^n2n−12n−12^n-1[1,2n][1,2n][1,2^n]333mod3mod3\bmod 3 但是,如果我们要在多项式时间内确定终止,该怎么办?由于可除性问题,该问题变得无法解决。但是,我想知道我们是否可以解决以下问题。 假设我们可以从[1,2 ^ n]生成均匀随机的整数[1,2n][1,2n][1,2^n],并且给出了一个计算难题。我们的目标是从[1,3]中输出均匀一致的整数或解决难题。 在这里,困难的问题可能是分解整数,求解SAT实例或类似问题。例如,如果给定一些f(x)(并且假设n为偶数),我们可以按以下方式解码单向排列f:如果对于我们的随机字符串f(r)<f(x),则取f (r)\ bmod 3,如果f(r)> f(x),则取f(r)-1 \ bmod 3。最后,如果f(r)= f(x),那么我们完成了,因为r = x。(如果n为奇数,那么类似的方法也起作用,只是我们还必须检查f(r + 1)= f(x),如果f(r)> f(x)减去2。)ffff(x)f(x)f(x)nnnf(r)<f(x)f(r)<f(x)f(r)f(x)f(r)−1mod3f(r)−1mod3f(r)-1\bmod 3f(r)=f(x)f(r)=f(x)f(r)=f(x)r=xr=xr=xnnnf(r+1)=f(x)f(r+1)=f(x)f(r+1)=f(x)222f(r)>f(x)f(r)>f(x)f(r)>f(x) 答案摘要。 埃米尔·杰拉贝克(EmilJeřábek)已证明,除非能够完全均匀地生成,否则我们可以从TFNP以及PPA-3解决任何单值搜索问题。另一方面,daniello已经表明,除非NP = co-NP,否则我们无法以上述方式解决NP-完全问题。


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图上的哈密顿循环而没有小循环
在回答有关cstheory的问题时,我(非正式地)即时证明了以下定理: 定理:对于任何固定汉密尔顿的周期probem即使限制为平坦的最大程度的3二分无向图不包含长度的周期保持NP完全≤ 升。l≥3l≥3l \geq 3≤l≤l\leq l 它似乎尚未出现在某处的可能性很小。 但是,它允许在graphclasses.org上解决许多汉密尔顿周期/路径问题,这些问题被标记为“ ISGCI未知”(例如,参见此)。确实直接推论是哈密顿周期和路径问题仍然NP完全如果限制为图,其中,每个所述的ħ 我包含至少一个循环。(H1,...,Hk)-free(H1,...,Hk)-free(H_1,...,H_k)\text{-free}HiHiH_i 您能给我参考一下出现的论文/书吗? (然后,我将在graphclasses.org与他人联系)

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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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数独数独难题有多难?
数独是一个众所周知的拼图游戏,它是NP完全的。二进制数独是仅允许数字和的变体。规则如下。000111 每行和每一列必须包含相等数量的零和一。 每行和每列都是唯一的。 没有行或列包含零或连续三元组(是连续的的三元组)。1111111 1 1 输入是一个正方形,部分填充有零和一。为了解决这个难题,在遵守上述规则的同时, ×平方中的每个像元必须用或填充。我无法找到任何难解的结果来解决“二进制数独”难题。N × N 0 1N×NN×NN \times NN×NN×NN \times N000111 解决数独数独难题有多难?NP完全吗? 另外,我对相关问题的复杂性感兴趣。 给定一个完全遵守上述规则1和2的 ×平方,N×NN×NN \times N 找到行和列的排列以使结果平方符合规则3有多难?

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独特的SAT与完全
独特的SAT是一个众所周知的问题:给定一个CNF公式,F是否确实只有一个模型?FFFFFF 我对“恰好是 -SAT”问题感兴趣:给定CNF公式F和整数m > 1,F是否确实具有m个模型?mmmFFFm>1m>1m>1FFFmmm 这两个问题看起来都很相似。所以我的问题是: 1-«完全 -SAT»多项式(一对多或图灵)可简化为唯一SAT吗?mmm 2-您知道有关该主题的任何参考资料吗? 谢谢您的回答。 附录,约复杂第一篇正是 SAT:mmm 1- Janos Simon,《关于一对一的区别》,在第四届自动机,语言和程序设计座谈会上,480-491,1977年。 2-克劳斯·瓦格纳(Klaus W.Wagner),简洁输入表示的组合问题的复杂性,《信息学报》,第23卷,第325-356页,1986年。 在这两种物品,究竟 SAT(米≥ 1)被示出为C ^ =完成(下许多酮减少),其中类Ç是从复杂性类的计数层次(CH)。非正式地,C包含所有可以表示为确定给定实例是否具有至少m个多项式大小证明的所有问题(已知类C与类P P一致)。类C ^ =是的变体ç,其中“恰好中号 ”取代“至少米 ”。mmmm≥1m≥1m \geq 1C=C=C=CCCCCCmmmCCCPPPPPPC=C=C=CCCmmmmmm

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