SERF-сводимость и субэкспоненциальные алгоритмы

13

У меня есть вопрос, касающийся СЕРФ-сводимости Impagliazzo, Paturi и Zane и субэкспоненциальных алгоритмов. Определение SERF-сводимости дает следующее:

Если P1 является SERF-сводимым к P2 и существует алгоритм O(2εn) для P2 для каждого ε>0 , то существует алгоритм O(2εn) для P1 для каждого ε>0 . (Параметр твердости для обеих задач обозначен буквой n .)

Некоторые источники, по-видимому, подразумевают следующее:

Если P1 является SERF-сводимым к P2 и существует алгоритм O(2o(n)) для A2 , то существует алгоритм O(2o(n)) для P1 .

Мой вопрос: действительно ли это последнее утверждение действительно, и если да, то есть ли где-нибудь описание доказательства?

В качестве фона я пытался понять область вокруг гипотезы экспоненциального времени. IPZ определяют субэкспоненциальные задачи как те, которые имеют алгоритм для каждого ε > 0 , но этого, очевидно, недостаточно в свете современных знаний, чтобы подразумевать существование субэкспоненциального алгоритма для задачи. Похоже, такой же разрыв присутствует в сводимости SERF, но я частично ожидаю, что здесь что-то упущено ...O(2εn)ε>0

Янне Х. Корхонен
источник

Ответы:

8

EDIT: Как отметило Райана в комментариях, проблема может иметь неоднородный алгоритм с работой времени для любой константы ε > 0 (алгоритм имеет доступ к е ) , но не равномерные 2 O ( п ) время алгоритм.O(2ϵn)ϵ>0ϵ2o(n)

Поскольку сокращение SERF является семейством сокращений Тьюринга, по одному для каждого , я заключаю, что они могут использоваться только для получения O ( 2 ϵ n ) временных алгоритмов из O ( 2 ϵ n ) или 2 o ( n ) времени алгоритмы.ϵ>0O(2ϵn)O(2ϵn)2o(n)


Следующая теорема доказана Chen et al. [2009] .

Теорема 2.4 . Пусть - неубывающая и неограниченная функция, а Q - параметризованная задача. Тогда следующие утверждения эквивалентны: (1) Q может быть решена за время O ( 2 δ е ( к ) р ( п ) ) для любой константы δ > 0 , где р есть многочлен; (2) Q можно решить за время 2 o ( f ( k ) ) qf(k)Q
QO(2δf(k)p(n))δ>0p
Q , где q - многочлен.2o(f(k))q(n)q

Принимая мы получаем, что задача имеет O ( 2 ϵ n ) алгоритм времени для каждого ϵ > 0 тогда и только тогда, когда она имеет 2 o ( n ) алгоритм времени.f(k)=nO(2ϵn)ϵ>02o(n)

Это упоминается в статье Chen et al. что эта эквивалентность ранее использовалась интуитивно, но она вызывала некоторую путаницу среди исследователей.

Серж Гасперс
источник
2
Просто примечание: есть некоторые другие условия, которые необходимо принять, чтобы их доказательство сработало. Во-первых, должно быть эффективно вычислимо. Во-вторых, должен быть единый унифицированный алгоритм A, который достигает 2 δ f ( k ) для каждого δ (представьте, что δ является еще одним входом для A ). Вполне возможно, что без этих условий задача может удовлетворить (1), но не (2). fA2δf(k)δδA
Райан Уильямс
Правильно. Принимая теорему 2.4 из ее контекста, эти два условия были потеряны. В статье сноска 1 дает условие на а второе условие дается в замечании 2.f
Серж Гасперс
Это в значительной степени отвечает на все мои вопросы по этому поводу! Большое спасибо. Как интересное замечание, хотя кажется, что сокращения SERF не сохраняют существование субэкспоненциальных алгоритмов, может показаться, что лемма о сокращении IPZ на самом деле достаточно сильна, чтобы дать нам алгоритм для k-SAT, если есть алгоритм 2 o ( m ) . 2o(n)2o(m)
Янне Х. Корхонен
1
Последнее замечание на тот случай, если кто-то наткнется на это позже: очевидно, некоторые источники используют «неоднородное» определение субэкспоненциального времени (для всех существует алгоритм O ( 2 ε n ) ), а другие используют «унифицированное» определение (существует 2 o ( n ) алгоритм.) В частности IPZ использовать первый. Для последнего необходимо изменить определение сокращения SERF так, чтобы параметр ε был передан уменьшению в качестве входных данных; сравните с приведенной выше теоремой Chen et al. Подробности см., Например, в главе 16 «Теории параметризованной сложности» (2006) Флума и Гроэ. ε>0O(2εn)2o(n)ε
Янне Х. Корхонен
Также кажется, что Флум и Гроэ дают доказательство теоремы в ответе в своей книге; см. лемму 16.1.
Янне Х. Корхонен