Trên #P và đếm các vấn đề tìm kiếm


14

Tôi đã đọc bài viết trên wikipedia về vấn đề tám nữ hoàng. Nó được tuyên bố rằng, không có công thức được biết đến cho số lượng chính xác của các giải pháp. Sau một số tìm kiếm, tôi tìm thấy một bài báo có tên "Về độ khó của việc đếm các vấn đề của ánh xạ hoàn chỉnh". Trong bài báo này có một vấn đề, được chứng minh là khó nhất là #queens, vượt quá #P. Nhìn thoáng qua con số của #queens được đếm một cách thấu đáo trong bài viết trên wikipedia, chúng có vẻ khá siêu cấp số nhân.

Tôi muốn hỏi, nếu có một tên cho lớp này hoặc nếu nói chung có các vấn đề thuộc về các lớp trên #P (tất nhiên với quyết định không có trong PSPACE vì điều đó là hiển nhiên).

Cuối cùng, tôi muốn hỏi liệu có bất kỳ kết quả nào được biết đến cho các vấn đề tìm kiếm khác không, chẳng hạn như tìm một điểm ba màu trong Bổ đề của Sperner chẳng hạn (hoàn thành PPAD).


Câu trả lời:


14

Nếu hàm f nằm trong #P, thì được cho một chuỗi đầu vào x có độ dài N, giá trị f (x) là một số không âm được giới hạn bởi . (Điều này tuân theo định nghĩa, về số lượng đường dẫn chấp nhận của trình xác minh NP.)2poly(N)

Điều này có nghĩa là nhiều hàm f nằm ngoài #P vì lý do không thú vị --- vì f là âm hoặc trong trường hợp bạn đề cập, vì hàm này phát triển nhanh hơn . Nhưng đối với vấn đề -queens như được mô hình hóa trong bài báo, đây chỉ là một sự giả tạo trong quyết định của tác giả để cho giá trị đầu vào được mã hóa thành nhị phân. Nếu đầu vào dự kiến ​​là chuỗi đơn , thì (số lượng cấu hình -queen hợp lệ ) chắc chắn sẽ ở #P, bởi trình xác minh NP đơn giản kiểm tra tính hợp lệ của cấu hình đã cho.2poly(N)nn1nf(1n):=n

Nếu bạn muốn khám phá một số chức năng (theo phỏng đoán) nằm ngoài #P vì những lý do thú vị hơn, hãy xem xét ví dụ:

  • UNSAT: nếu là công thức Boolean không thỏa mãn, nếu không thì . Hàm này không có trong #P, trừ khi NP = coNP. Nó có lẽ cũng không nằm trong lớp đếm tổng quát hơn GapP; đó là, UNSAT có lẽ không phải là sự khác biệt f - g của hai hàm #P. Tuy nhiên, nó nằm trong lớp phức tạp đếm tổng quát hơn , trong thực tế có chứa toàn bộ Phân cấp đa thức theo định lý của Toda.f(ψ):=1ψf(ψ):=0P#P

Bạn có thể không thích ví dụ đó vì đó không phải là "vấn đề đếm" tự nhiên. Nhưng hai cái tiếp theo sẽ là:

  • f(ψ(x,y)):= số lượng bài tập cho sao cho công thức Boolean phù hợp với một số cài đặt cho .xψ(x,)y

  • f(ψ(x,y)):= the number of x such that, for at least half of all y, ψ(x,y)=1.

The latter two problems are not known to be efficiently computable even with oracle access to #P. However, they are computable within the so-called "counting hierarchy". For some more natural problems classified within this class, see e.g. this recent paper.

Counting Nash equilibria is apparently #P-hard, see here. Also, even problems where the search problem is easy can be #P hard to count, e.g. counting perfect matchings.


1
For your UNSAT example, if it's in GapP, you get that coNP is in SPP, and hence coNP is low for PP - are bad consequences known to follow from this? If it's in #P then in fact coNP is contained in UP :), so coNP=NP=UP=coUP.
Joshua Grochow

Yeah, not sure but good question.
Andy Drucker

3

In addition to the accepted answer, here is a recent paper (December '14) on the complexity of counting certain restricted models of Linear-time Temporal Logic. Higher, and more esoteric, complexity classes are present in the results shown: variants of the problem are #PSPACE-complete, #EXPTIME-complete, etc.

The Complexity of Counting Models of Linear-time Temporal Logic by Hazem Torfah, Martin Zimmermann

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.