Факторинг и изоморфизм графов - это проблемы в NP, которые, как известно, не находятся в P и не являются NP-полными. Каковы некоторые другие (достаточно разные) естественные проблемы, которые разделяют это свойство? Искусственные примеры, полученные непосредственно из доказательства теоремы Ладнера, не учитываются.
Является ли какой-либо из этих примеров доказуемо NP-промежуточным звеном, предполагая лишь некоторую «разумную» гипотезу?
Ответы:
Вот коллекция некоторых ответов проблем между P и NPC:
источник
Моя любимая проблема в этом классе (я сформулирую ее как функциональную проблему, но ее легко превратить в решение проблемы стандартным способом): вычислить расстояние вращения между двумя двоичными деревьями (эквивалентно, расстояние переворота между двумя триангуляциями выпуклый многоугольник).
источник
Проблема, которая не упоминается ни в этом списке, ни в списке МО, является проблемой магистрали. Учитывая мультимножество n (n-1) / 2 чисел, каждое число, представляющее расстояние между двумя точками на линии, реконструирует положения исходных точек.
Обратите внимание, что нетривиальным является то, что для заданного числа d в мультимножестве вы не знаете, какая пара точек находится на расстоянии d единиц.
Хотя известно, что для любого данного случая существует только полиномиальное число решений, неизвестно, как его найти!
источник
Суммы задачи с квадратными корнями: для двух последовательностей и b 1 , b 2 , … , b n натуральных чисел A : = ∑ i √a1,a2,…,an b1,b2,…,bn меньше, равно или большеB:=∑i√A:=∑iai−−√ ?B:=∑ibi−−√
У проблемы есть тривиальный алгоритм времени в реальном ОЗУ - просто вычислите суммы и сравните их! - но это не подразумевает членство в P.O(n)
Существует очевидный алгоритм конечной точности, но неизвестно, достаточно ли полиномиального числа битов точности для правильности. (Подробнее см. Http://maven.smith.edu/~orourke/TOPP/P33.html .)
Теорема Пифогора подразумевает, что длина любой многоугольной кривой, вершины и целочисленные конечные точки которой являются суммой квадратных корней целых чисел. Таким образом, проблема суммы корней присуща нескольким задачам плоской вычислительной геометрии, включая евклидовы минимальные остовные деревья , евклидовы кратчайшие пути , триангуляции с минимальным весом и евклидову задачу коммивояжера . (Евклидова проблема MST может быть решена за полиномиальное время без решения проблемы суммы корней благодаря базовой структуре матроида и тому факту, что EMST является подграфом триангуляции Делоне.)
Там является полиномиальный вероятностный алгоритм, благодаря Йоханнес Blömer , чтобы решить , являются ли две суммы равны. Однако, если ответ отрицательный, алгоритм Бломера не определяет, какая сумма больше.
Вариант решения этой проблемы ( ?) Даже не известен в NP. Тем не менее, алгоритм Бломера подразумевает, что если задача решения находится в NP, то она также в co-NP. Таким образом, проблема вряд ли будет NP-полной.A>B
источник
Вот список проблем, которые могут или не могут квалифицироваться как «достаточно» разные. По тому же доказательству, что и для изоморфизма графов, если любой из них NP-полон, то полиномиальная иерархия разрушается до второго уровня. Я не думаю, что существует какой-либо широкий консенсус относительно того, какой из этих «должен» быть в P.
источник
Проблема минимального размера схемы (MCSP) - моя любимая «естественная» проблема в NP, которая, как известно, не является NP-полной: учитывая таблицу истинности (размером n = 2 ^ m) m-вариативной булевой функции f, и учитывая число s, f имеет схему размера s? Если MCSP прост, то криптографически безопасной односторонней функции не существует. Эта проблема и ее варианты послужили основной мотивацией для изучения алгоритмов "грубой силы" в России, что привело к работе Левина по NP-полноте. Эту проблему также можно рассматривать с точки зрения ограниченной по ресурсам сложности Колмогорова: вопрос о том, можно ли быстро восстановить строку из краткого описания. Эта версия проблемы была изучена Ко; Насколько я знаю, имя MCSP было впервые использовано Цай и Кабанец. Больше ссылок можно найти в некоторых моих статьях: http://ftp.cs.rutgers.edu/pub/allender/KT.pdf http://ftp.cs.rutgers.edu/pub/allender/pervasive.reach.pdf
источник
Монотонная двойственность
Все еще открыто, находится ли эта проблема в P или нет. Более подробную информацию можно найти в статье 2008 года « Вычислительные аспекты монотонной дуализации: краткий обзор » Томаса Айтера, Казухиса Макино и Георга Готтлоба.
источник
Тривиальность узлов: если замкнутая полигональная цепь в 3-мерном пространстве не является ли она узлом (т. Е. Окружающим-изотопным плоской окружности)?
Известно, что это в NP, благодаря глубоким результатам в теории нормальной поверхности, но не известен ни алгоритм на основе многовременного алгоритма, ни доказательство твердости NP.
источник
Неизвестно, можно ли за полиномиальное время решить, есть ли у игрока 1 выигрышная стратегия в игре с паритетом (с заданной стартовой позиции). Проблема, однако, содержится в NP и co-NP и даже в UP и co-UP.
источник
Вы получите очень длинный список проблем, если готовы принять проблемы аппроксимации, такие как аппроксимация Max-Cut с коэффициентом 0,878. Мы не знаем, является ли он NP-трудным или в P (мы знаем только NP-твердость, принимая гипотезу Uniuqe Games).
источник
В монотонной формуле CNF каждое предложение содержит только положительные литералы или только отрицательные литералы. В пересекающейся монотонной формуле CNF каждое положительное предложение имеет некоторую общую переменную с каждым отрицательным предложением.
Решение проблемы
источник
Является ли данное триангулированное 3-многообразие 3-сферой? От Джо О'Рурка.
источник
Вершина подмножества суммы (или равенство сумм подмножеств).
Дано:
Задача о сумме подмножества голубых дыр требует такого решения. Первоначально изложено в « Эффективных алгоритмах аппроксимации для задачи РАВЕНСТВА СУБСЕТА-СУМС» Базгана, Сантхи и Тузы.
источник
Есть много проблем, связанных с поиском скрытых подгрупп. Вы упомянули факторинг, но есть и проблема дискретного каротажа, а также другие проблемы, связанные с эллиптическими кривыми и т. Д.
источник
Вот проблема в вычислительном социальном выборе, которая, как известно, не находится в P, и может быть или не быть NP-полной.
Контроль повестки дня для сбалансированных турниров с одиночным отбором:
Вопрос: существует ли перестановка узлов ( скобка ), так что a является победителем индуцированного турнира одиночного исключения?
Контроль повестки дня для сбалансированных турниров с одиночным отбором (составление графика):
Некоторые ссылки:
источник
Взгляните на класс TFNP . У него много проблем с поиском с промежуточным статусом.
источник
Индуцированная проблема изоморфизма подграфа имеет NP-неполные «левые ограничения», предполагая, что P не равно NP. См. Чен Ю., М. Терли, М. Вейер: Понимание сложности изоморфизмов индуцированного подграфа , ICALP 2008.
источник
Задача минимального деления: найдите разбиение множества узлов на две части равного размера, чтобы число пересекающихся ребер было минимальным.
Карпинский, Аппроксимируемость задачи минимального деления на части: алгоритмический вызов
источник
Проблема режущего материала с постоянным количеством объектов. Смотрите это обсуждение для получения дополнительной информации.
источник
источник
источник
источник
Гэри и Джонсон в своей оригинальной статье «Компьютеры и неразрешимость» говорят, что (стр. 158-159):
источник
источник
Следующей проблемой считается NP-Intermediate, то есть она находится в NP, но ни в P, ни в NP-полной.
Экспонирующая полиномиальная корневая проблема (EPRP)
Для получения дополнительной информации см мой вопрос и связанные обсуждения .
источник
Я не знаю, нельзя ли просто показать, что проблема взвешенного гиперграфа изоморфизма, предложенная в ответе Тин Д. Нгуена, является полной GI. Однако существует GI-трудная проблема, тесно связанная с GI, которая еще не была сведена к GI, а именно проблема изоморфизма струн (также называемая проблемой изоморфизма цветов ). Эта проблема на самом деле показана Ласло Бабаи в квазиполиномиальном времени. Он представляет самостоятельный интерес, поскольку он эквивалентен ряду проблем решения в теории (перестановок) групп:
источник
Проблема, которая, как известно, ни в FP, ни в NP-сложности, заключается в том, чтобы найти минимальное дерево Штейнера, когда вершины Штейнера обещают упасть на два отрезка прямой, пересекающихся под углом 120 °. Если угол между отрезками линии меньше 120 °, тогда проблема NP-трудная. Предполагается, что когда угол больше 120 °, проблема в FP.
Следовательно, следующая проблема решения в настоящее время имеет промежуточную сложность:
Конечно, на самом деле это может быть в P или NP-полной, но тогда кажется, что у нас будет интересная дихотомия при 120 ° вместо промежуточной проблемы. (Гипотеза также может быть ложной.)
источник
источник