初等再帰関数の複雑さの結果は?


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基本再帰関数に関する Chris Presseyの興味深い質問に興味をそそられ、私はより多くを調査していて、Webでこの質問に対する回答を見つけることができませんでした。

基本再帰関数は指数関数階層にうまく対応DTIME(2n)DTIME(22n)

初等関数よりも低い決定問題(term?)がEXPに含まれ、実際にはDTIME 含まれるべきであるという定義から簡単に思えます。これらの関数は、入力長が線形の出力文字列にも制限されています[1]。(2O(n))

しかし、その一方で、明確な下限はありません。一見すると、LOWER-ELEMENTARYにはNPが厳密に含まれている可能性があり、Pにいくつかの問題が含まれていない可能性があるか、おそらく私がまだ想像していない可能性が高い可能性があります。LOWER-ELEMENTARY = NPなら格好いいでしょうが、多すぎて要求できないと思います。

だから私の質問:

  1. これまでの私の理解は正しいですか?
  2. 下位の基本再帰関数の境界となる複雑性クラスについて何がわかっていますか?
  3. (ボーナス)再帰関数にさらに制限を加えるときに、複雑なクラスの特徴付けがありますか?私は特に、多項式時間で実行され線形出力を生成すると思うx 限界の合計をする制限について考えていました。または私は多項式時間で実行され、長さが最大でn + O 1 )の出力を生成すると思う、定数制限付きの合計。log(x)n+O(1)

[1]:関数が複雑度2 O n とビット長Oの出力を持っていると仮定すると、構造要素の誘導により、低次基本関数がこれらの制限を受けることを証明できます(私は信じています)n 長さnの入力。F X = H G 1X ··· G MX h,g1,,gm2O(n)O(n)nf(x)=h(g1(x),,gm(x))、各gには長さO n )の出力があるため、hにはO n 長さの入力(したがってO n 長さの出力)があります。すべてのg sの計算の複雑さはm 2 O n )であり、hの計算量は2 O n であるため、fの複雑度は2 O n )です。n:=logxgO(n)hO(n)O(n)gm2O(n)h2O(n)f2O(n)そして主張されるように長さ出力。O(n)

Gの Sは、長さの出力を有するO n個の出力の和の値であるので、2 N 2 O N 2 O N したがって、それらの合計の長さはO n です。これらの値を合計する複雑さは、2 n(合計の数)× O nf(x)=i=1xg(x)gO(n)2n2O(n)2O(n)O(n)2n各添加の(複雑さ)を与える 2 O n個の、および出力を計算する複雑さは、によって囲まれる 2 N(計算の数)倍 2 O N (それぞれの複雑さ)を与える 2 Oをn 。したがって、 f 2 O n )の複雑さと、主張されている長さ O n )の出力を持っています。O(n)2O(n)2n2O(n)2O(n)f2O(n)O(n)


あなたがリンクしているウィキペディアの記事は、より低い初等関数が多項式の成長を持っていると述べています(しかしそれは参照を与えません。)P-完全問題が初等関数で解決できるかできないかを示すことは、それをさらに固定するための良いステップになるでしょう。チューリングマシンをnステップでシミュレートすることは不可能ではないように見えません-おそらく、各状態遷移に対応する別の有界和のステップ数に対応する有界和ですか?
Chris Pressey

@Chris-私の推測では、「多項式の成長」とは、出力のビット数が入力のビット数において線形にすぎないことを指します。シミュレーションは非常にもっともらしく、多項式時間で実行可能であるように思われます(ただし、これを確認するために詳細が必要になる場合があります)。
usul

申し訳ありませんが、その最初の部分は明確ではないかもしれませんが、その後値の入力にためです、出力が最大で多項式の値があるのxをxx
usul

質問3に関して:制限された総和を持つバリアントで定義可能な関数はすべて、複雑度クラスUniform T C 0にあります。一定の有界合計を使用すると、均一なA C 0のサブクラスが得られます。log(x)TC0AC0
Jan Johannsen、

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@Xoff私はそれがすべての合計にあると信じています:(nビットの入力で)xはサイズ2 nを持つことができるからxまで合計しています。したがって、合計は各加数のサイズの2 n倍になります。1xnx2n2n
usul 2013年

回答:


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(ボーナス)質問3に関して:制限された総和を持つバリアントで定義可能な関数はすべて、複雑度クラスUniform T C 0にあります。これは、チャンドラ、ストックマイヤー、ヴィシュキンの「一定の深さの削減可能性」の構築、SIAM J. Computによるものです。13(1984)は、多数のゲートを備えた多項式サイズの一定深度回路によって、nビットのn個の合計をそれぞれ計算できることを示しています。log(x)TC0nn

一定の有界合計を使用すると、均一なサブクラスが得られます。一定の有界合計は加算と合成に削減でき、加算はキャリールックアヘッドメソッドを使用して一定深度ブール回路によって計算できます。AC0


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  1. 「下位の基本関数はEXPにあります」は正しいです。それらは実際にはDPSPACEn)にあります。たとえば、構造誘導からわかるように。

  2. ここでは、ブール充足可能性SAT がGrzegorczyk階層の最低レベルE 0にあることが示されています[1]。つまり 、制限付き合計ではなく制限付き再帰です。

[1] Cristian Grozea:NPは、Grzegorczyck(sic!)階層の最も弱いレベルで計算可能です。Journal of Automata、Languages and Combinatorics 9(2/3):269-279(2004)。

基本的な考え方は、バイナリの長さnの与えられた式を、nのほぼ指数関数的な値の 整数Nにエンコードすることです。次に、満足のいく割り当ての存在を、(nではなく)上記のNで囲まれた数量化の観点から表現します。

この方法は、E 0から下位のエレメンタリーに引き継がれるようです
( 任意の固定Kに対してSATからQBF kに一般化するため)。

ただし、ポリタイム計算ではE 2が残されることが知られているため、E 0NP(またはPでさえも)が含まれているとは限りません。

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