53
правки
Изменения
Нет описания правки
==Определение языка <tex>BH_{1N}</tex>==
Языком <tex>BH_{1N}</tex>(от англ. bounded halting unary) называется множество троек <tex>\langle m, x, 1^{t} \rangle</tex>, где <tex>m</tex> - недетерминированная машина Тьюринга (НМТ), <tex>x</tex> - входные данные и <tex>t</tex> - время в унарной системе счисления, таких, что <tex>m(x)=1</tex> и время работы машины <tex>m</tex> на входе <tex>x</tex> <tex>T(m, x)\le t</tex>.
<tex>BH_{1N} = </tex> \{ <tex>\langle m, x, 1^{t} \rangle | m</tex> - — НМТ, <tex>m(x)=1, T(m, x)\le t\}</tex> }.
Так же можно рассматривать языки <tex>BH_{1D}</tex>, <tex>BH_{2N}</tex>, <tex>BH_{2D}</tex>, отличающиеся от <tex>BH_{1N}</tex> только детерминированностью машин Тьюринга (<tex>D</tex> - детерминированная, <tex>N</tex> - недетерминированная) или системой счисления, в которой представляется время (1 - унарная, 2 - бинарная).
==Теорема==
Язык <tex>BH_{1N}</tex> принадлежит классу является <tex>NP</tex>-полных задачполным: <tex>BH_{1N}\in NPC</tex>.
==Доказательство==
Для того, чтобы доказать [[Понятие_NP-трудной_и_NP-полной_задачи|NP-полноту]] <tex>BH_{1}</tex> необходимо установить следующие факты:
===Доказательство принадлежности <tex>BH_{1N}</tex> классу NP===
Для проверки сертификата используется программа <tex>R(\langle m, x, 1^{t}\rangle, y)</tex>, эмулирующая работу недетерминированной машины Тьюринга <tex>m</tex> на слове <tex>x</tex>. Там, где у машины <tex>m</tex> было несколько выборов, <tex>R</tex> совершает действие согласно сертификату. При этом замеряется время работы машины <tex>t</tex>. Проверяющая программа может проэмулировать <tex>m</tex>, затратив полиномиальное количество времени. Если НМТ <tex>m</tex> допускает слово <tex>x</tex> за время <tex>t</tex>, то существует последовательность действий, которые совершает машина <tex>m</tex>, среди которых могут быть и недетерминированные. Следовательно, существует сертификат <tex>y</tex>, удовлетворяющий верификатору. Если же слово не допускается или допускается, но за время, большее <tex>t</tex>, то любая последовательность действий не ведет к допуску слова, а значит нет и последовательности недетерминированных выборов, которые могла бы сделать машина <tex>m</tex>.
Все условия принадлежности классу <tex>NP</tex> выполнены.
Рассмотрим произвольный язык <tex>L</tex> из класса <tex>NP</tex>. Для него существует машина Тьюринга <tex>m</tex>, такая что <tex>T(m, x)\le p(|x|), L(m) = L</tex>.
Докажем, что <tex>L</tex> сводится по Карпу к <tex> BH_{1N}</tex>. Рассмотрим функцию <tex>f(x) = \langle m, x, 1^{p|x|)}\rangle</tex> по входным данным возвращающую тройку из машины Тьюринга, попадающую под описанные выше условия, входных данных и времени <tex>p(|x|)</tex> в унарной системе счисления. Эта функция существует, она своя для каждого языка. Проверим, что <tex>x \in L \Leftrightarrow f(x) \in BH_{1N}</tex>.
Пусть <tex>x \in L</tex>. Тогда <tex>m(x) = 1</tex>. Время работы <tex>m</tex> не больше <tex>p(|x|)</tex>, а значит слово <tex>x</tex> будет допущено машиной <tex>m</tex> за время не больше, чем <tex>p(|x|)</tex>. А тогда тройка <tex>\langle m,x, 1^{p(|x|)}\rangle = f(x)</tex> будет входить в <tex>BH_{1N}</tex> согласно его определению.
Пусть <tex>x \not\in L</tex>. Тогда <tex>m(x) = 0</tex>. Но тогда тройка <tex>\langle m, x, 1^{t}\rangle</tex> не принадлежит <tex>BH_{1N}</tex> при любом <tex>t</tex>, а значит и при <tex>t = p(|x|)</tex>.
Значит произвольный язык из класса <tex>NP</tex> сводится по Карпу к <tex>BH_{1N}</tex>, и <tex>BH_{1N} \in NPC</tex>. Что и требовалось доказать.
