Сведение по Карпу

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск

Определение

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].

Обычно требуют, чтобы сводящая функция была вычислима за полиномиальное время от длины входа.

Пример

Рассмотрим следующие языки: [math]IND\,\![/math] и [math]CLIQUE\,\![/math] [math]–\,\![/math] множество пар [math]\langle G, k \rangle \,\![/math], где [math]G\,\![/math] – граф, [math]k\,\![/math] – натуральное число. Пара [math]\langle G, k \rangle \,\![/math] принадлежит [math]IND\,\![/math], если в графе [math]G\,\![/math] есть подграф с [math]k\,\![/math] вершинами, в котором все вершины не связаны ребрами. Пара [math]\langle G, k \rangle \,\![/math] принадлежит [math]CLIQUE\,\![/math], если в графе [math]G\,\![/math] есть подграф с [math]k\,\![/math] вершинами, в котором между каждой парой вершин проходит ребро.

Существует функция [math]f\,\![/math] такая, что [math]f(\langle G, k \rangle ) = \langle H, k \rangle \,\![/math], где [math]H\,\![/math] – граф, в котором столько же вершин, сколько и в [math]G\,\![/math], а ребра расставлены следующим образом: если в графе [math]G\,\![/math] между вершинами [math]u\,\![/math] и [math]v\,\![/math] есть ребро, то в графе [math]H\,\![/math] это ребро не проводится, если же в графе [math]G\,\![/math] между этими вершинами его не было, то в [math]H\,\![/math] оно есть между соответствующими вершинами. Эта функция вычисляется за линейное время от длины входа, если представлять граф в виде матрицы смежности.

Заметим, что если в графе [math]G\,\![/math] был независимый подграф с [math]k\,\![/math] вершинами, то в [math]H\,\![/math] между всеми вершинами подграфа будут ребра, следовательно, в графе [math]H\,\![/math] будет клика с [math]k\,\![/math] вершинами.

С другой стороны, если в [math]H\,\![/math] есть клика с [math]k\,\![/math] вершинами, значит между всеми вершинами клики проведены ребра, а значит их не было в графе [math]G\,\![/math]. Т.о. в графе [math]G\,\![/math] был независимый подграф с [math]k\,\![/math] вершинами.

Из всего сказанного следует, что [math]IND \le CLIQUE\,\![/math].