Класс P — различия между версиями

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск
м (Задача равенства P и NP: По определению P, а не просто по какому-то там)
м (Ссылка на определение DTIME)
Строка 3: Строка 3:
 
|definition=
 
|definition=
 
'''Класс''' <tex>P</tex> {{---}} класс языков (задач), разрешимых на детерминированной машине Тьюринга за полиномиальное время, то есть:
 
'''Класс''' <tex>P</tex> {{---}} класс языков (задач), разрешимых на детерминированной машине Тьюринга за полиномиальное время, то есть:
<tex>P = \bigcup\limits_{p \in poly} DTIME(p(n))</tex>.
+
<tex>P = \bigcup\limits_{p \in poly}DTIME(p(n))</tex><ref>[[Сложностные классы. Вычисления с оракулом]]</ref>.
 
}}
 
}}
  

Версия 12:07, 30 апреля 2012

Определение

Определение:
Класс [math]P[/math] — класс языков (задач), разрешимых на детерминированной машине Тьюринга за полиномиальное время, то есть: [math]P = \bigcup\limits_{p \in poly}DTIME(p(n))[/math][1].


Итого, язык [math]L[/math] лежит в классе [math]P[/math] тогда и только тогда, когда существует такая детерминированная машина Тьюринга [math]m[/math], что:

  1. [math]m[/math] завершает свою работу за полиномиальное время на любых входных данных
  2. если на вход машине [math]m[/math] подать слово [math]l \in L[/math], то она допустит его
  3. если на вход машине [math]m[/math] подать слово [math]l \not\in L[/math], то она не допустит его

Свойства класса P

  1. Замкнутость объединения, пересечения, конкатенации, замыкания Клини и дополнения. Если [math]L_1, L_2 \in P[/math], то: [math]L_1 \cup L_2 \in P[/math], [math]L_1 \cap L_2 \in P[/math], [math]L_1 L_2 \in P[/math], [math]L_1^* \in P[/math] и [math]\overline{L_1} \in P[/math].
  2. Замкнутость относительно сведения по Карпу. [math] L \in P , M \le L \Rightarrow M \in P[/math]
  3. Замкнутость относительно сведения по Куку. [math]L \subset P \Rightarrow P=P^L[/math].

Соотношение классов Reg и P

Теорема:
Класс регулярных языков входит в класс [math]P[/math], то есть: [math]Reg \subset P[/math].
Доказательство:
[math]\triangleright[/math]

[math]Reg \subset TS(n, 1) \subset P[/math]

Замечание. [math]TS[/math] — ограничение и по времени и по памяти.
[math]\triangleleft[/math]

Соотношение классов CFL и P

Теорема:
Класс контекстно-свободных языков входит в класс [math]P[/math], то есть: [math]CFL \subset P[/math].
Доказательство:
[math]\triangleright[/math]

[math]CFL \subset TS(n^3, n^2) \subset P[/math]

Первое включение выполняется благодаря существованию алгоритма Эрли.
[math]\triangleleft[/math]

Примеры задач и языков из P

Класс задач, разрешимых за полиномиальное время достаточно широк, вот несколько его представителей:

  • определение связности графов;
  • вычисление наибольшего общего делителя;
  • задача линейного программирования;
  • проверка простоты числа.[2]


По теореме о временной иерархии существуют и задачи не из [math]P[/math].

Задача равенства P и NP

Одним из центральных вопросов теории сложности является вопрос о равенстве классов [math]P[/math] и NP, не разрешенный по сей день.

Легко показать, что, по определению [math]P[/math], [math] P \subset NP[/math], так как для любой задачи класса [math]P[/math] существует соответствующая ДМТ, которая является частным случаем НМТ, а значит задача, по определению, будет входить в класс [math]NP[/math].

Ссылки