Доказательство проблемы PATH не является NP-полной проблемой - PullRequest
0 голосов
/ 10 июня 2019

PATH относится к вопросу о том, существует ли направленный путь от s до t в графе G. Я знаю, что PATH∈P, но мне трудно доказать, что это не NP-полная проблема.Если это как-то доказано, будет ли это означать P ≠ NP?

1 Ответ

0 голосов
/ 10 июня 2019

Для того, чтобы задача была NP-полной:

  • должно быть NP-hard
  • должно быть в NP

Чтобы задача была NP-сложной, она должна быть как минимум такой же сложной, как и самая сложная в NP. Это означает, что должна быть возможность использовать NP-сложную задачу для решения любой другой проблемы в NP за полиномиальное время.

Мы хотим доказать, что PATH не является NP-полной, но мы уже знаем, что она в P, поэтому она определенно также в NP (тривиально, каждая детерминированная машина Тьюринга может моделироваться недетерминированной машиной Тьюринга).

enter image description here

Следовательно, единственный способ доказать, что PATH не является NP-полным, - это доказать, что существует по крайней мере одна проблема NP, которая не может быть уменьшена до PATH за полиномиальное время. К сожалению, вы обнаружите, что это зависит от проблемы открытия P против NP.

Доказательство от противного

Давайте воспользуемся задачей коммивояжера (TSP), которая представляет собой NP-полную проблему, которая, по-видимому, весьма актуальна для PATH. Предположим, что TSP сводится к PATH, т. Е. Существует полиномиальное изменение времени для экземпляров проблемы TSP, чтобы затем их можно было правильно решить с помощью машины Тьюринга PATH.

Мы знаем, что все P-проблемы сводятся друг к другу за полиномиальное время. Кроме того, мы знаем, что все проблемы NP сводятся к TSP за полиномиальное время.

Таким образом, благодаря транзитивности все проблемы NP сводятся к TSP, TSP сводится к PATH, а PATH сводится ко всем остальным проблемам P. Это дает P = NP = NP-завершено.

PATH является NP-полной проблемой тогда и только тогда, когда P = NP = NP-complete.

Аналогично, доказательство того, что PATH не является NP-полной проблемой, будет эквивалентно доказательству P ≠ NP ≠ NP-полной. Если PATH не является NP-полной проблемой, то нет проблем в P, потому что все P проблемы сводятся друг к другу за полиномиальное время.

...