PPADは、別の不均衡な頂点を見つけるという概念を本当に捕らえていますか?


13

複雑性クラスPPADは、1994年の独創的な論文でChristos Papadimitriouによって発明されました。このクラスは、「有向グラフのパリティ引数」によってソリューションの存在が保証される検索問題の複雑さをキャプチャするように設計されています。有向グラフに不均衡な頂点がある場合、別の頂点が存在する必要があります。しかし、通常、クラスは、ANOTHER END OF THE LINEAEOL)問題。引数は、入次数と出次数の両方が1 グラフにのみ適用されます1。私の質問は、なぜこれらの概念は同等なのですか?

この時点まで、それはこの質問の複製です。ここで、問題を正式に述べ、そこでの答えに満足できない理由を明確にしたいと思います。

検索問題ANOTHER UNBALANCED VERTEXAUV):我々が与えられている2つの多項式サイズの回路S及びP得るx{0,1}nとの他の要素の多項式リストを返す{0,1}n。これらの回路は有向グラフを定義しますG=(V,E)ここで、V={0,1}n及び(x,y)E(yS(x)xP(y))。検索の問題は以下の通りである:所与SP及びzVようにindegree(z)outdegree(z)、同じプロパティを持つ別の頂点を見つけます。

検索問題AEOL:同じですが、S両方ともP空のリストまたは1つの要素を返します。

還元性の概念は、(リッキーの提案に応じて補正):総探索問題総検索問題に還元性であるB多項式関数を介してFGの場合、Yはを解決するF X の問題にBを意味し、G X yはであります問題Aのxの解。 ABfgyf(x)Bg(x,y)xA

正式な質問:なぜA E O Lに還元可能か?または、別の還元可能性の概念を使用する必要がありますか?AUVAEOL

Christos PapadimitriouはPPAについての類似の定理を証明しています(Theorem 1、page 505)が、この議論はPPADには機能しないようです。その理由は、度バランスと頂点ということであるに変換されるk個の度バランスの頂点± 1。次に、A E O Lのアルゴリズムは、これらの頂点の1つを取得し、別の頂点を返します。これは、A U Vの新しい頂点を生成しません。±kk±1AEOLAUV

では常に偶数の不均衡な頂点が存在しますが、A U Vでは奇数の頂点が存在する可能性があるため、事態は悪化しています。これが、これら2つのセットの間で全単射を構築できず、gが常にf 1と等しくなることができない理由です。場合はG X F X X我々は解決する方法得るA U Vの少なくともいくつかの例のために多項式時間です。gxに依存しない場合、およびAEOLAUVgf1g(x,f(x))xAUVgx y 1y 2の場合、 y 2 y 1の答えとして返されます。それは A U Vの解決策にはなりません。g(y1)=g(y2)y1y2y2y1AUV

最後の質問:上記の障害はどうにかして克服できますか?xに依存する可能性がありますか?gx


2
「なぜこれらの概念は同等なのですか?」505ページの定理1の証明にChristos Papadimitriouが示した理由によります。(それ以外の場合、AUVの全体性に対するパリティの引数は何だと思いますか?)

2
+1と-1のパリティは同じです。(パリティは「奇数」です。)右側には「「iff g g(x,y)」。g(y)

2
今、私たち持っているのは、UnbalancedInOtherDirectionVertexと呼ぶことです。この問題はPPADSに帰着します。必要に応じてエッジを反転させて、与えられた頂点をin-degreeより大きく、次に total指定された頂点が変換される-degree-1の頂点はすべて、シンクではなくソースになります。あなたの問題からAEOLに移行する同様の方法は見当たりません。k

1
少なくとも減少は、AUVが与えられた頂点zを除いてすべての頂点が最大で1度の入次数と出次数を持つ場合と同等であることを示しています。
エミールイェジャベク3.0

2
フレデリック・ムニエから5年前にこの問題も観察したと聞いたところ、パパディミトリウは同意しました。
-domotorp

回答:


4

問題は同等であることが証明されています(したがって、PPAD完全です)。「毛むくじゃらボール問題はPPAD完全」のセクション8を参照してください。ポールW.ゴールドバーグとアレクサンドロスホレンダー


1
ありがとう。:それは証拠が同じ著者による初期の技術報告書に登場したことが判明行末での問題のマルチソース変異体の複雑さ、そして簡潔なバラバラチェス
ダニールMusatov

4

これは興味深い質問であり、部分的にしか答えられません。

pの構造が見やすい。Papadimitriouの論文の505は、AUVとその特殊なケースの同等性を示しています

ラインの多くの端(MEOL):最大1のインディグリーとアウトディグリーを持つ有向グラフ(上記の回路で表される)、およびGのソースの空でないセットXが与えられ、シンクまたはソースvを見つけるXG1XGvX

一方では、より多くのソースを1つに減らすようなグラフの変換を想像するのは難しいと思います。

しかし、一方で、MEOLが含むすべての一般的に研究のクラスに属しているPPADをおそらく除いPPAD自体:

まず、明らかに、

MEOLPPADSにあります。

以下の議論の下にスケッチします

MEOLPPAにあります

標準のPPA完全な問題(AEOLの無向バージョン)への縮小によって。MEOLの定義のように、およびXが与えられていると仮定します。G=(V,E)X

もし奇妙です。グラフを無向にし、Xからの1つの頂点を除くすべてのマッチングを含め(p。505 の引数のように)、結果をXからPPAオラクルに残りのソースとともに渡します。|X|XX

一般的に、、および2 ksを除算する2の最大累乗です。頂点がVの2 k要素のサブセットである新しいグラフG = V E を定義します。場合A B Vは、'そのようなセットがあり、我々は、エッジ置くA B Eを私達のようにセットを列挙することができればA =s=|X|2k2sG=(V,E)2kVA,BV(A,B)E B = { B 0... B 2 K - 1 }となるようにIB IEそれぞれについて I < 2 KA={a0,,a2k1}B={b0,,b2k1}(ai,bi)Ei<2k

明らかに、は最大1の次数と次数を持つ有向グラフです。AN A V 'は、ソース(シンク、RESP。)を含有するときに限りソース(シンク)であるGを。(すなわち、それは両方を含む場合、それは単離された頂点である)は、任意のこのような頂点の溶液につながるMEOLのない限り、インスタンスAは、である:「既知のソース」であるA X 。グラフを無向にし、それを操作して、既知のソースの数が残りのソースのマッチングを含めることで1に削減されるようにします。G1AVGAAX1

したがって、が既知のソースである場合、t = | A X | 、これを満たす0 < T 2 K。場合tは= 2 kは = | A | 、単にA X。そのようなセットの数は sAt=|AX|0<t2kt=2k=|A|AX。リコールプライムの多様性というのpにおけるA(s2k)p添加に運ぶの数に等しいB+-B=ベースで行わP。選択によってK、その次の複数可(ab)b+(ab)=apkは奇数です。さらに、[0aの間に多項式時間全単射があります。(s2k)、および[0a)のb要素サブセット。これを使用して、Xの2k要素のサブセットの1つを除くすべての多項式時間マッチングを定義できます。我々が用いて公知の供給源の数を減らすグラフに含めるT=2K1[0,(ab))b[0,a)2kXt=2k1

、キャリーカウント式示すこと複数可0<t<2kは偶数です。繰り返しますが、Xのt要素サブセットで明示的な一致を見つけることができます。私たちは、知られているソースにそれを拡張A| AX| =Tへのマッチングを適用することにより、AX、及び離脱AXが固定されています。(st)tXA|AX|=tAXAX

このようにして、既知のリーフ頂点を1つ持つ無向グラフを作成します。PPAオラクルに別のリーフを要求します。構築により、MEAインスタンスの回答を抽出することができます。


Papadimitriouが簡単に述べたように、任意の素数pに対してPPAをクラスPPA - 一般化できます。PPA - p完全な問題の例は次のとおりです。ppp

AUV - :有向グラフGと、次数のバランスがpG、別のそのような頂点を見つけます。0(modp)

AUV - pPPA - pの Papadimitriouの定義との等価性については、この回答を参照してください。)pp

PPA - は単なるPPAです。クラスPPA - pは、ペアワイズで比較不可能であり、PPADSと比較できないと想定されています。それらにはすべてPPADが含まます。2p

上記で概説した引数には、特別なものは何もありませんでした。p=2

MEOLはであるPPA - ごとの素数のためのppp


私は答えがとても好きで、それを受け入れることを決めました(もちろん、より完全な答えはまだ歓迎されています)。AUV - 表されるクラスはPPAD - pと呼ばれるべきだと思うだけです。Papadimitriouは、無向の2部グラフと、バランスではなく単なる程度について書いています。pp
ダニエルムサトフ

3
クラスは、に対するPPADではなく、PPAの一般化です。Papadimitriouは、AUV- pとは異なる完全な問題を示します(彼のグラフは2部構成であることに注意してください)が、それは私の定義と同等です。命名スキーム全体は非常に紛らわしいです。特定のクラスに対する有向グラフと無向グラフの使用は偶然であり、多くのクラスには有向グラフと無向グラフの両方に関する完全な問題があります(PPA- pの場合のように)。また、名前にもかかわらず、ほとんどのクラスはパリティ引数に基づいているのではなく、他のカウント原則に基づいています。PPAのみがパリティに関するものです。p=2pp
エミールイェジャベク3.0

ありがとう、わかった。確かに同じクラスです。私は、PapadimitriouがPPADという名前を選んだという推測を聞いたことがあります。
ダニエルムサトフ

PPA-pにあるPPADのリファレンスはありますか?
-domotorp

1
明示的な問題ではありませんが、たとえば、PPAD完全問題の定義は、文字通りAUV 特殊なケースです。p
エミルイェジャベク3.0
弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.