Problemas sucintos en

26

El estudio de la representación sucinta de gráficos fue iniciado por Galperin y Wigderson en un artículo de 1983, donde demuestran que para muchos problemas simples como encontrar un triángulo en un gráfico, la versión sucinta correspondiente en -completa. Papadimitriou y Yanakkakis amplían esta línea de investigación, y demuestran que para un problema que es -complete / -complete, la versión correspondiente de Succinct, concretamente Succinct es respectivamente, -complete y -complete. (También muestran que si es Π N P P Π N E X P E X P Π N L Π P S P A C ENPΠNPPΠNEXPEXPΠNL-completo, entonces Succinct es -completo.ΠPSPACE

Ahora mi pregunta es, ¿hay algún problema conocido por para el cual, la versión sucinta correspondiente está en ? Me interesaría saber acerca de otros resultados relacionados (tanto positivos como imposibles, si los hay) que podría haber pasado por alto. (No pude localizar nada de interés mediante una búsqueda en Google, ya que las palabras de búsqueda como sucinta, representación, problemas, gráficos conducen a casi cualquier resultado de complejidad :))PΠP

Nikhil
fuente
¿Qué tipo de problema estás buscando? seguramente, algunas propiedades gráficas triviales siguen siendo triviales en la versión sucinta también, por ejemplo, la propiedad satisfecha por cada gráfico, así como la propiedad satisfecha por ningún gráfico. tal vez estás buscando alguna propiedad excepto estas dos?
Sasho Nikolov
2
Primero, quería mencionar que los resultados de Papadimitriou y Yannakakis requieren integridad para un tipo especial de reducción. (Sin embargo, su resultado puede aplicarse a una gran cantidad de problemas).
Bruno
2
Ahora sobre su pregunta: dado que tiene una explosión exponencial en la complejidad de la versión sucinta de un problema (en general), ¿probablemente implicaría que su problema original puede resolverse en tiempo logarítmico? Pero entonces un problema que se puede resolver en tiempo logarítmico se puede resolver en tiempo constante. Por lo tanto, la versión sucinta también se puede resolver en tiempo constante. Estoy bastante convencido de que mi "argumento" anterior tiene demasiadas lagunas para ser completamente correcto, pero al menos significa que sus problemas deben ser muy especiales al principio.
Bruno
@SashoNikolov Naturalmente, estoy buscando propiedades de gráficos no triviales. Al principio me pareció bastante sorprendente que comprobar si un gráfico tiene un triángulo sería -complete! De hecho, si considera que el problema de detectar si una cadena de entrada tiene un es exactamente el problema de Satisfacción del circuito en el mundo Succint (consulte la encuesta informal de Ryan de su límite inferior para una discusión interesante). Este ejemplo particular fue lo que me llevó a pensar si puede haber algún problema cuya versión sucinta esté en P. 1NP1
Nikhil
@Bruno Estaba pensando en la misma línea, ¡pero no pude encontrar un ejemplo concreto todavía!
Nikhil

Respuestas:

16

Aquí hay un problema interesante cuya versión sucinta tiene propiedades interesantes. Definir Circuit-Size- como el problema: dada una función booleana como una cadena de bits, ¿esta función tiene un circuito de tamaño como máximo ? Tenga en cuenta que este problema está en .2 n 2 n / 2 N P2n/22n2n/2NP

Una forma de definir Succinct-Circuit-Size- sería: para una constante , dada una , tamaño de circuito , queremos saber si su tabla de verdad es una instancia de Tamaño de circuito- . Pero este es un problema trivial: todas las entradas que son circuitos reales son instancias de sí. Por lo que este problema está en . k n n k C 2 n / 2 P2n/2knnkC2n/2P

Una forma más general de definir Succinct-Circuit-Size- sería: se nos da un circuito arbitrario C y queremos saber si su tabla de verdad codifica una instancia de Circuit-Size- 2 n / 2 . Pero si n es el número de entradas a C , m es el tamaño de C , y m 2 n / 2 , podemos aceptar de forma automática: la entrada en sí es un testigo de la lengua. De lo contrario, tenemos m 2 n / 2 . En ese caso, la longitud de entrada m2n/2C2n/2nCmCm2n/2m2n/2mya es enorme, por lo que podemos tratar todos los posibles asignaciones en m O ( 1 ) tiempo, obtenemos la tabla de verdad de la función, y ahora estamos de vuelta a la original N P problema de nuevo. Así que este es un problema en N P cuya versión sucinta también está en N P .2nmO(1)NPNPNP

Se cree que este problema no es -hard; ver el artículo de Kabanets y Cai (http://www.cs.sfu.ca/~kabanets/Research/circuit.html)NP

Ryan Williams
fuente
2
esto es muy agradable, y desgarra cualquier intuición que pensé que tenía ..
Sasho Nikolov
12

Dado que incluso decidir si el gráfico representado por una representación sucinta dada contiene al menos un borde o no es equivalente al Circuito SAT y, por lo tanto, NP completo, es tentador afirmar que cualquier propiedad interesante de una representación sucinta debe ser NP-dura bajo una definición adecuada de "interesante". Esta afirmación sería un análogo teórico de la complejidad para el teorema de Rice . Por desgracia, encontrar el análogo teórico de la complejidad más general del teorema de Rice es un problema abierto , aunque hay resultados que dan algunas formas de tales análogos teóricos de la complejidad.

Tsuyoshi Ito
fuente
Gracias por el puntero! ¡Esa fue una gran respuesta de Russell sobre la pregunta que vinculaste!
Nikhil
9

No quise que esto fuera una respuesta, pero requeriría demasiados comentarios. Espero que sea útil.

ΠΠ2n2n/xx=nO(1)

ΠsΠsΠ

Π

Sasho Nikolov
fuente
1
En el Teorema de Rice, la clave es que las únicas propiedades permitidas son las propiedades del lenguaje L (M), en lugar de la máquina M (sin embargo, una descripción de M es la entrada al problema). Un análogo para problemas de gráficos sucintos sería algo así como: propiedades que solo dependen del tipo de isomorfismo del gráfico.
Joshua Grochow
@JoshuaGrochow suena como una muy buena idea. También se relaciona con mi intuición de complejidad del árbol de decisión (que las propiedades con la complejidad del árbol de decisión lineal son difíciles) a través de la conjetura de evasión, al menos para las propiedades monótonas.
Sasho Nikolov