為什么SAT在理論計算機科學中如此重要?
在我的可計算性和復雜性課程中,我們關(guān)注的是P、NP、NP完全和NP難問題,在從一種復雜性到另一種復雜性或解釋某些概念的背景下,不斷出現(xiàn)的是SAT問題。為什么SAT
解答動態(tài)
SAT是Stephen Cook的開創(chuàng)性中第一個被證明是NP完全的問題。即使是現(xiàn)在,在介紹NP完備性理論時,出發(fā)點通常是SAT的NP完備性。
SAT也適用于非常成功的啟發(fā)式算法,這些算法由SAT solvers軟件實現(xiàn)。因此,將問題有效地表述為SAT的實例是非常有實際意義的。
SAT也表現(xiàn)為細粒度復雜性,其主要假設之一是強指數(shù)時間假設,這是關(guān)于SAT.
的計算復雜性的一個猜想值得一提的是,數(shù)學家們甚至在SAT被證明是NP完全之前就關(guān)心它了。例如,見戈德爾1956年寫給馮·諾依曼的信,其中已知SAT為$\Omega(n)$(我認為這仍然是已知的最佳下限,盡管我們至少知道一些下限的顯式常數(shù)因子),并討論了如果SAT是$O(n^2)$,它將對數(shù)學產(chǎn)生巨大的影響豐滿度:
一罐顯然很容易構(gòu)造一個圖靈機,對于一階謂詞邏輯中的每個公式$F$和每個自然數(shù)$n$,允許確定是否有長度為$n$(長度=符號數(shù))的$F$證明。設$\Psi(F,n)$為機器需要的步數(shù),設$\phi(n)=\max\u F\Psi(F,n)$。問題是,$\psi(n)$對于一臺最佳機器的增長速度有多快。可以證明$\psi(n)≥kn$。如果真的有一臺機器有$\phi(n)\sim kn$(甚至$\sim kn^2$),這將產(chǎn)生最重要的后果。也就是說,這顯然意味著,盡管Entscheidungsproblem是不可判定的,數(shù)學家關(guān)于是或否問題的腦力勞動可以完全被機器所代替。
…
畢竟$\phi(n)\sim kn$(或$\sim kn^2$)只意味著相對于試錯的步數(shù)可以從$n減少到$n$到$\log N$(或$(\log N)^2$)。然而,在其它有限問題中,例如在使用互易律的重復應用計算二次剩余符號時,會出現(xiàn)這種強約化。例如,我們想知道一個數(shù)的素性的確定情況,以及有限組合問題中的步數(shù)相對于簡單的窮舉搜索可以減少到多大程度。
[1]這里討論的問題可能比SAT更接近TQBF,但是Arora巴拉克把它描述成坐在路旁,而我不是邏輯學家- End
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