Những vấn đề SAT nào dễ?


27

"Khu vực dễ dàng" cho thỏa đáng là gì? Nói cách khác, điều kiện đủ để một số người giải SAT có thể tìm thấy một bài tập thỏa mãn, giả sử nó tồn tại.

Một ví dụ là khi mỗi mệnh đề chia sẻ các biến với một số mệnh đề khác, do bằng chứng xây dựng của LLL, có kết quả nào khác dọc theo các dòng đó không?

tài liệu khá lớn về các khu vực dễ dàng cho Tuyên truyền niềm tin, có điều gì dọc theo những dòng đó cho thỏa đáng?


2
Bạn cũng quan tâm đến việc chuyển giai đoạn SAT ngẫu nhiên?
Suresh Venkat

Điều kiện đủ trông như thế nào? Peter Shor đã đề cập trong một bài đăng khác rằng ví dụ SAT cần sở hữu "cấu trúc ngẫu nhiên" để tạo ra tỷ lệ các mệnh đề cho các biến có liên quan. Tôi tự hỏi liệu đây có phải là thứ gì đó có thể được mã hóa trong các điều kiện đủ hay không
Yaroslav Bulatov

Câu trả lời:


33

Tôi đoán bạn biết kết quả cổ điển của Schaefer từ STOC'78, nhưng chỉ trong trường hợp.

10.1145 / 800133.804350

Schaefer đã chứng minh rằng nếu SAT được tham số hóa bởi một tập hợp các quan hệ được phép trong mọi trường hợp, thì chỉ có 6 trường hợp có thể chuyển đổi: 2-SAT (tức là mọi mệnh đề là nhị phân), Horn-SAT, dual-Horn-SAT, affine-SAT ( các giải pháp cho phương trình tuyến tính trong GF (2)), 0-hợp lệ (các mối quan hệ được thỏa mãn bởi phép gán all-0) và 1-hợp lệ (các mối quan hệ được thỏa mãn bởi phép gán all-1).


3
Có một bài báo gần đây đã tinh chỉnh kết quả này: Sự phức tạp của các vấn đề thỏa đáng: "Tinh chỉnh định lý Schaefer" Eric Allender, Michael Bauland, Neil Immerman, Henning Schnoor và Heribert Vollmer
Vinicius dos Santos

1
Cảm ơn bạn, đây là doi: dx.doi.org/10.1016/j.jcss.2008.11.001
Standa Zivny

Lưu ý rằng đây là các vấn đề thỏa mãn ràng buộc và không phải SAT (mặc dù chúng có thể được viết lại dưới dạng SAT, nhưng về mặt kỹ thuật, SAT có nghĩa là CSP với các vị từ OR).
MCH

14

Tôi không chắc đây có phải là thứ bạn đang tìm kiếm không nhưng có một tài liệu khá lớn về quá trình chuyển đổi giai đoạn 3-SAT.

Monasson, Zecchina, Kirkpatrcik, Selman và Troyansky đã có một bài viết về bản chất nói về sự chuyển pha của k-SAT ngẫu nhiên. Họ đã sử dụng một tham số hóa tỷ lệ mệnh đề cho các biến. Đối với 3-SAT ngẫu nhiên, họ đã tìm thấy số lượng rằng điểm chuyển tiếp là khoảng 4.3. Trên điểm này, các trường hợp 3-SAT ngẫu nhiên bị hạn chế quá mức và gần như chắc chắn không thể xác định được và dưới điểm này, các vấn đề bị hạn chế và thỏa đáng (với xác suất cao). Mertens, Mezard và Zecchina sử dụng các quy trình phương pháp khoang để ước tính điểm chuyển pha với độ chính xác cao hơn.

Khác xa với điểm quan trọng, thuật toán "câm" hoạt động tốt trong các trường hợp thỏa đáng (walk sat, v.v.). Theo những gì tôi hiểu, thời gian chạy bộ giải quyết định tăng theo cấp số nhân tại hoặc gần giai đoạn chuyển tiếp (xem ở đây để biết thêm về một cuộc thảo luận?).

Một người anh em họ thân thiết của việc truyền bá niềm tin, Braunstein, Mezard và Zecchina đã giới thiệu việc truyền bá khảo sát được báo cáo để giải quyết các trường hợp 3-SAT thỏa đáng trong hàng triệu biến số, thậm chí cực kỳ gần với giai đoạn chuyển tiếp. Mezard có một bài giảng ở đây về kính xoay (lý thuyết mà ông đã sử dụng trong phân tích các pha chuyển tiếp NP-Complete ngẫu nhiên) và Maneva có một bài giảng ở đây về tuyên truyền khảo sát.

Từ hướng khác, có vẻ như người giải quyết tốt nhất của chúng tôi mất thời gian theo cấp số nhân để chứng minh sự không thỏa mãn. Xem ở đây , ở đâyở đây để chứng minh / thảo luận về bản chất theo cấp số nhân của một số phương pháp phổ biến trong việc chứng minh sự không thỏa mãn (quy trình và phương pháp giải quyết của Davis-Putnam).

Người ta phải rất cẩn thận về các tuyên bố về 'mức độ dễ dàng' hoặc 'độ cứng' đối với các vấn đề NP-Complete ngẫu nhiên. Có một vấn đề NP-Complete hiển thị quá trình chuyển pha không đảm bảo về vấn đề khó khăn ở đâu hoặc thậm chí có bất kỳ vấn đề nào không. Ví dụ, bài toán Chu trình Hamiltonia trên đồ thị ngẫu nhiên Erdos-Renyi có thể dễ dàng chứng minh ngay cả tại hoặc gần điểm chuyển tiếp quan trọng. Vấn đề phân vùng số dường như không có bất kỳ thuật toán nào giải quyết tốt nó trong phạm vi xác suất 1 hoặc 0, chứ đừng nói đến gần ngưỡng tới hạn. Theo những gì tôi hiểu, các bài toán 3-SAT ngẫu nhiên có các thuật toán hoạt động tốt cho các trường hợp thỏa đáng gần hoặc dưới ngưỡng tới hạn (lan truyền khảo sát, đi bộ, v.v.) nhưng không có thuật toán hiệu quả nào vượt quá ngưỡng quan trọng để chứng minh sự không thỏa mãn.


Tôi tự hỏi liệu những kết quả "k-SAT ngẫu nhiên" đó có chuyển sang các trường hợp SAT ngoài đời thực hay không, nói cách khác, nếu tỷ lệ của mệnh đề với các biến vẫn là một chỉ số hữu ích về độ cứng
Yaroslav Bulatov

1
@ Nam Tư, từ kinh nghiệm của tôi, không. Nhiều vấn đề trong thế giới thực (thậm chí giảm) có (hoặc giới thiệu) rất nhiều cấu trúc để phá hủy tính ngẫu nhiên mà nhiều người giải quyết đã được tối ưu hóa. Có vẻ như tại một số điểm, chúng ta có thể giải thích cấu trúc đó bằng cách nào đó và chỉ có thể tập trung vào phần ngẫu nhiên (hoặc 'bản chất' của vấn đề ngẫu nhiên) nhưng tôi không thấy cách nào chung để làm điều đó cả Tôi có thực sự biết bất kỳ ví dụ sử dụng chiến lược đó.
dùng834

R(F)Fr[0,1]F

5

Có rất nhiều điều kiện đủ. Ở một khía cạnh nào đó, phần lớn CS lý thuyết đã được dành cho việc thu thập các điều kiện này - khả năng lưu thông số cố định, 2-SAT, 3-SAT ngẫu nhiên với mật độ khác nhau, v.v.


2
Điều đó đúng, người ta có thể giải quyết bất kỳ vấn đề X nào dễ giải quyết và nói rằng "mọi công thức tương ứng với vấn đề X đều dễ dàng". Tôi đoán rằng tôi đang tìm kiếm các điều kiện đủ hiệu quả trong việc tóm tắt khu vực dễ dàng hơn là "tất cả các vấn đề được biết đến ở P", giống như những gì Lemma địa phương mang tính xây dựng thực hiện
Yaroslav Bulatov

3

Cho đến nay, không có nhiều sự công nhận rộng rãi về khái niệm này trong tài liệu, nhưng biểu đồ mệnh đề của bài toán SAT (biểu đồ với một nút cho mỗi mệnh đề và các nút được kết nối nếu mệnh đề chia sẻ biến), cũng như các biểu đồ liên quan khác của đại diện SAT, dường như có nhiều manh mối cơ bản về mức độ trung bình của trường hợp này.

đồ thị mệnh đề có thể được phân tích thông qua tất cả các loại thuật toán lý thuyết đồ thị, là một thước đo rõ ràng về "cấu trúc" và với các kết nối mạnh mẽ để đo / ước lượng độ cứng, và có vẻ như nghiên cứu về cấu trúc này và ý nghĩa của nó vẫn còn rất sớm các giai đoạn. không thể tưởng tượng rằng nghiên cứu điểm chuyển tiếp, một / cách truyền thống và được nghiên cứu kỹ lưỡng để tiếp cận câu hỏi này, cuối cùng có thể được kết nối vào cấu trúc biểu đồ mệnh đề này (ở một mức độ nào đó đã có). nói cách khác, điểm chuyển tiếp trong SAT có thể được coi là tồn tại "vì" cấu trúc của biểu đồ mệnh đề.

Đây là một tài liệu tham khảo tuyệt vời dọc theo những dòng này, một luận án tiến sĩ của Herwig, có nhiều tài liệu khác.

[1] Phân tích các vấn đề thỏa đáng hoặc Sử dụng biểu đồ để hiểu rõ hơn về các vấn đề thỏa đáng , Herwig 2006 (83pp)


đây là biểu đồ phụ thuộc khi áp dụng bổ đề cục bộ lovasz và các biến thể cho thỏa đáng. theo nghĩa đó, biểu đồ mệnh đề đã được xem xét rất nhiều . Shearer đặc trưng cho các biểu đồ mà bổ đề địa phương nắm giữ, và Kolipaka và Szegedy đã làm cho kết quả của Schaefer mang tính xây dựng. Khi bạn không biết nhiều, xin đừng suy luận rằng không ai biết!
Sasho Nikolov

Các shaefers phân tích thành một vài lớp dễ điều khiển được đề cập trong câu trả lời của Zivny nhưng phân tích biểu đồ mệnh đề này tương đối mới hơn, sâu hơn và nhiều sắc thái hơn, và nhiều hơn với hương vị theo kinh nghiệm. đối với các trích dẫn mà bạn đề cập, dường như không được đề cập thường xuyên trong các bài báo / nghiên cứu về độ cứng SAT ... có nhiều dòng điều tra đan xen / song song ...
vzn

Schaefer là một lỗi đánh máy, ý tôi là Shearer. LLL và các biến thể của nó là một công cụ chính trong việc phân định các trường hợp khó của k-SAT, một tìm kiếm google sẽ tiết lộ hàng tấn tài liệu tham khảo. Định lý của Shearer cho thấy biểu đồ mệnh đề nào đảm bảo rằng bất kỳ trường hợp SAT nào với biểu đồ đó nhất thiết phải thỏa đáng. Nhìn vào cuộc khảo sát này cho các kết nối chi tiết để ngưỡng độ cứng, khó khăn trong việc xây dựng các trường hợp khó khăn, các thuật toán vv disco.ethz.ch/lectures/fs11/seminar/paper/barbara-3.pdf
Sasho Nikolov

1
một suy nghĩ chung: mỗi khi bạn nói điều gì đó là terra incognita, có một khả năng mạnh mẽ đó là terra incognita đối với bạn . trong mọi trường hợp, loại bình luận này là vô ích trừ khi bạn là một chuyên gia được thành lập và xuất bản trong khu vực. Sẽ tốt hơn nếu bạn giới hạn câu trả lời của mình cho những gì bạn biết và để lại nhận xét về những gì bạn nghĩ không ai biết.
Sasho Nikolov

1
LLLmột công cụ để phân tích SAT, được phát minh vào năm 1975 với một số tinh chỉnh kể từ đó. nó là một công thức cho các trường hợp đủ dễ hoặc khó nhưng không cần thiết . các cách tiếp cận khác kể từ đó tồn tại mà ngày càng lấp đầy khoảng trống theo những cách mới lạ tức là mở rộng và bỏ qua nó. bạn phải nhầm lẫn câu trả lời này với một cái gì đó khác, không sử dụng thuật ngữ "terra incognita" trong câu hỏi trên. & đề nghị bạn giới hạn bản thân với các câu trả lời bằng văn bản thực tế & không suy đoán về những gì người khác biết hoặc không biết =)
vzn

1

Thật dễ dàng để di chuyển tất cả các trường hợp gần điểm "chuyển tiếp" đến điểm "chuyển tiếp" như mong muốn. Phong trào liên quan đến một nỗ lực thời gian / không gian đa thức.

Nếu các trường hợp ở xa điểm "chuyển tiếp" dễ giải quyết hơn, thì những trường hợp gần điểm chuyển tiếp phải dễ giải quyết như nhau. (Biến đổi đa thức và tất cả.)


bạn có thể giải thích, hoặc bạn có một ref cho điều này?
vzn

1

κ

nó tìm thấy một cấu trúc tự tương tự fractal rõ ràng của các trường hợp cứng ghi tham số ràng buộc như bộ giải DP (LL) trong khi tìm kiếm có xu hướng tìm các bài toán con có cùng ràng buộc quan trọng cho dù biến nào được chọn bên cạnh nhánh. có một số phân tích sâu hơn về cấu trúc fractal trong các trường hợp SAT (chẳng hạn như kích thước Hausdorff của các công thức SAT & kết nối với độ cứng) trong ví dụ [2,3]

một dòng điều tra có liên quan đến nhau ở đây là mối quan hệ của đồ thị thế giới nhỏ với cấu trúc SAT (cứng), ví dụ [4,5]

=?

[1] Lưỡi dao bị hạn chế bởi Toby Walsh 1998

[2] SỰ TỰ NHIÊN CỦA GIẢI QUYẾT TUYỆT VỜI TUYỆT VỜI TUYỆT VỜI TRONG CÁC ĐIỀU KHOẢN CỦA GRAPH TRỰC TIẾP CÁC HỆ THỐNG CHỨC NĂNG TRỰC TIẾP CỦA Ni và Wen

[3] Trực quan hóa cấu trúc bên trong của các trường hợp SAT (Báo cáo sơ bộ) Sinz

[4] Tìm kiếm trong một thế giới nhỏ của Walsh 1999

[5] Mô hình hóa các vấn đề SAT thực tế hơn bằng Slater 2002


3
Đó là DPLL, không phải DP (LL). Ngoài ra, có nhiều công việc gần đây hơn đáng kể về quá trình chuyển pha trong SAT (xem công việc của Achlioptas chẳng hạn).
Vijay D

có một thuật toán DP đi trước DPLL có hành vi tương tự. câu trả lời khác của user834 chủ yếu đề cập đến nghiên cứu điểm chuyển tiếp SAT với nhiều lượt giới thiệu nhưng câu trả lời này nhấn mạnh một góc độ khác (nhưng có liên quan đến nhau)
vzn

1
Tôi nhận thức được các thuật toán này. Tôi chỉ chỉ ra quy ước đánh máy tiêu chuẩn, đó là viết DP, hoặc DPLL, hoặc DPLL (T) hoặc DPLL (Tham gia), cho trường hợp đặt hàng đầu tiên không có bộ định lượng. Không ai viết DP (LL) và nó thêm nhầm lẫn với DPLL (T) và DPLL (Tham gia)
Vijay D

DP (LL) có nghĩa là DP + DPLL
vzn
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.