Теория сложности (старая трешовая версия) — различия между версиями

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск
(→‎Лекция 1. Вводная)
(→‎Лекция 1. Вводная)
Строка 13: Строка 13:
  
 
*[[Теорема о временной иерархии]] утверждает, что для любых двух [[Конструируемая по времени функция|конструируемых по времени функций]] <tex>f\,\!</tex> и <tex>g\,\!</tex> таких, что <tex> \lim \limits_{n \rightarrow \infty} \frac{t(f(n))}{g(n)} = 0</tex>, выполняется '''DTIME'''(''g''(''n'')) &ne; '''DTIME'''(''f''(''n'')).
 
*[[Теорема о временной иерархии]] утверждает, что для любых двух [[Конструируемая по времени функция|конструируемых по времени функций]] <tex>f\,\!</tex> и <tex>g\,\!</tex> таких, что <tex> \lim \limits_{n \rightarrow \infty} \frac{t(f(n))}{g(n)} = 0</tex>, выполняется '''DTIME'''(''g''(''n'')) &ne; '''DTIME'''(''f''(''n'')).
 +
 +
----
  
 
Через понятия классов '''DSPACE''', '''DTIME''', '''NSPACE''' и '''NTIME''' будет дано определение многим сложностным классам, в том числе '''[[P]]''' и '''[[NP]]'''.  
 
Через понятия классов '''DSPACE''', '''DTIME''', '''NSPACE''' и '''NTIME''' будет дано определение многим сложностным классам, в том числе '''[[P]]''' и '''[[NP]]'''.  
Строка 22: Строка 24:
 
*'''NP'''=<tex>\bigcup_{i=0}^{\infty}</tex> '''NTIME'''<tex>(in^i)</tex>
 
*'''NP'''=<tex>\bigcup_{i=0}^{\infty}</tex> '''NTIME'''<tex>(in^i)</tex>
 
Дадим определение класса '''NP''' на языке сертификатов:
 
Дадим определение класса '''NP''' на языке сертификатов:
−
*'''NP'''=<tex>\Sigma_1 = \{L|\exists R(x,y) \in P, p \in Poly | l \in L \Leftrightarrow \exists y, |y| \le p(x) | R(x,y)=1\}</tex> (Первое равенство доказывается в статье '''[[NP]]''')
+
*'''NP'''=<tex>\Sigma_1 = \{L|\exists R(x,y) \in P, p \in Poly | l \in L \Leftrightarrow \exists y, |y| \le p(x) | R(x,y)=1\}</tex> (первое равенство доказывается в статье '''[[NP]]'''). Поясним, что <tex>y</tex> является сертификатом принадлежности <tex>x</tex> языку <tex>L</tex>, если существует полиномиальное отношение (верификатор) <tex>R</tex>, такое что <tex>R(x,y)=1</tex> тогда и только тогда, когда <tex>x</tex> принадлежит <tex>L</tex>.
  
 
Вместе со многими сложностными классами имеет смысл рассматривать и их дополнения (используется приставка '''co-'''). Например, класс '''[[co-NP]]'''.
 
Вместе со многими сложностными классами имеет смысл рассматривать и их дополнения (используется приставка '''co-'''). Например, класс '''[[co-NP]]'''.
  
 +
----
 +
 +
Введем в рассмотрение отношения между языками: [[сведение по Карпу]] и [[сведение по Куку]].
 +
*Язык <tex>A</tex> сводится по Карпу к языку <tex>B</tex>, если существует функция <tex>f(x)</tex> такая, что <tex>x \in A</tex> тогда и только тогда, когда <tex>f(x) \in B</tex>.
 +
*Язык <tex>A</tex> сводится по Куку к <tex>B</tex>, если существует разрешающая язык <tex>A</tex> программа <tex>m</tex>, работающая полиномиальное время от длины входа, которая может использовать разрешающую программу <tex>m_B</tex> для языка <tex>B</tex> в качестве оракула. При этом время работы <tex>m_B</tex> не учитывается.
  
−
*[[Сведение по Карпу]]
+
В дальнейшем чаще будет рассматриваться сведение по Карпу.
−
*[[Сведение по Куку]]
 
  
 
== Практика 1 ==
 
== Практика 1 ==

Версия 23:44, 2 июня 2010

Лекция 1. Вводная

Начнем курс с введения понятий DTIME и DSPACE.

  • DTIME(f(n)) = [math]\{ L \mid \exists [/math] машина Тьюринга [math]m : L(m)=L, Time(m,x) \le f(|x|) \}[/math], где [math]|x|[/math] — длина входа [math]x[/math].
  • DSPACE(f(n)) = [math]\{ L \mid \exists [/math] машина Тьюринга [math]m : L(m)=L, Space(m,x) \le f(|x|) \}[/math].

Аналогичным образом введем классы NSPACE и NTIME, использующие недетерминированную машину Тьюринга взамен детерминированной (в течении всего курса префикс D соответствует детерминизму, а N — недетерминизму).

Рассмотрим и докажем теоремы о емкостной и временной иерархии.

Через понятия классов DSPACE, DTIME, NSPACE и NTIME будет дано определение многим сложностным классам, в том числе P и NP.

Класс P — класс языков (задач), разрешимых на детерминированной машине Тьюринга за полиномиальное время. Формально:

  • P=[math]\bigcup_{i=0}^{\infty}[/math]DTIME[math](in^i)[/math]

В свою очередь, при разрешении языка из класса NP используется недетерминированная машина:

  • NP=[math]\bigcup_{i=0}^{\infty}[/math] NTIME[math](in^i)[/math]

Дадим определение класса NP на языке сертификатов:

  • NP=[math]\Sigma_1 = \{L|\exists R(x,y) \in P, p \in Poly | l \in L \Leftrightarrow \exists y, |y| \le p(x) | R(x,y)=1\}[/math] (первое равенство доказывается в статье NP). Поясним, что [math]y[/math] является сертификатом принадлежности [math]x[/math] языку [math]L[/math], если существует полиномиальное отношение (верификатор) [math]R[/math], такое что [math]R(x,y)=1[/math] тогда и только тогда, когда [math]x[/math] принадлежит [math]L[/math].

Вместе со многими сложностными классами имеет смысл рассматривать и их дополнения (используется приставка co-). Например, класс co-NP.

Введем в рассмотрение отношения между языками: сведение по Карпу и сведение по Куку.

  • Язык [math]A[/math] сводится по Карпу к языку [math]B[/math], если существует функция [math]f(x)[/math] такая, что [math]x \in A[/math] тогда и только тогда, когда [math]f(x) \in B[/math].
  • Язык [math]A[/math] сводится по Куку к [math]B[/math], если существует разрешающая язык [math]A[/math] программа [math]m[/math], работающая полиномиальное время от длины входа, которая может использовать разрешающую программу [math]m_B[/math] для языка [math]B[/math] в качестве оракула. При этом время работы [math]m_B[/math] не учитывается.

В дальнейшем чаще будет рассматриваться сведение по Карпу.

Практика 1

Лекция 2

Практика 2

Лекция 3

Практика 3

Практика, которой на самом деле не было

Лекция 4

Лекция 5

Лекция 6

Практика 6

Лекция 7

Практика 7

Лекция 8

Практика 8

Лекция 9

Лекция 10

Лекция 11

Лекция 12

Лекция 13

Источник — «http://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=Теория_сложности_(старая_трешовая_версия)&oldid=1398»