Перестановки с запрещенными подпоследовательностями

15

Обозначим через множество а через C (n, k) - множество всех комбинаций элементов из без повторения. Пусть - k- кортеж в C (n, k) . Мы говорим, что перестановка \ pi: [n] \ rightarrow [n] из набора [n] избегает p, если нет k-кортежа целых чисел i_1 <i_2 <... <i_k, такого что \ pi (i_1) = p_1, \; \; \ pi (i_2) = p_2, \; \; ..., \; \; \ pi (i_k) = p_k.{ 1 , . , , , n } k [ n ] p = p 1 p 2 . , , p k k C ( n , k ) π : [ n ] [ n ] [ n ] p i 1 < i 2 < . , , < i k π ([N]{1,,,,,N}К[N]пзнак равноп1п2,,,пККС(N,К)π:[N][N][N]пя1<я2<,,,<яК

π(я1)знак равноп1,π(я2)знак равноп2,,,,,π(яК)знак равнопК,

Например, если Nзнак равно5 то перестановка 12453 избегает 134 как подпоследовательность, а перестановка 12354 - нет.

Вопрос: Пусть К постоянная. Принимая во внимание множество SС(N,К) из К -кортежей, найти перестановки π:[N][N] , что позволяет избежать каждого К -кратного в S .

  1. Существует ли алгоритм для этой задачи, полиномиальный по |п|а N ? Здесь N дано в одинарном. Алгоритм, работающий во времени Nе(К)|п|грамм(К) , будет в порядке.
  2. Или эта проблема NP-полная?

Любые ссылки на эту проблему или предложения алгоритмов приветствуются. Обратите внимание, что понятие избегания перестановки, определенное выше, не совпадает с понятием избегания перестановки, где важен только относительный порядок элементов, и которое, кажется, хорошо изучено в комбинаторике.

Матеус де Оливейра Оливейра
источник
Вы хотите взять случайную перестановку и проверить, не нарушает ли она никаких ограничений в S? Рандомизированный алгоритм полиномиального времени будет лучше, чем ничего. Предполагается, что k является константой, поэтому она по определению мала. Но я не понимаю, как это будет работать эффективно, если у S много ограничений. Поскольку, согласно ответу Дэвида, проблема в NPC для k = 3, я немного скептически отношусь к тому, что рандомизированный алгоритм будет эффективным. Не могли бы вы объяснить немного вашу идею?
Матеус де Оливейра Оливейра
Извините, я упустил из виду, что у вас есть набор запрещенных кортежей. Нет никаких гарантий, что отбор проб будет эффективным.
DW

Ответы:

13

Он NP-завершен для уменьшением от промежуточности . В проблеме промежуточности каждому дается элементов, которые должны быть полностью упорядочены, и ограничения на некоторые тройки элементов вынуждают один элемент тройки находиться между двумя другими. В вашей задаче одно и то же ограничение можно навязать, запретив все подпоследовательности для трех элементов, которые не помещают средний элемент в середину. Но между ними, как известно, NP-полнота: см. J. Opatrny, Задача полного упорядочения, SIAM J. Comput. 8 (1979), с. 111–114.Кзнак равно3N

Дэвид Эппштейн
источник