有限幅のSATはログスペースで決定可能ですか?


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Elberfeld、Jakoby、およびTantau 2010ECCC TR10-062)は、Bodlaenderの定理のスペース効率の良いバージョンを証明しました。彼らは、ツリー幅が最大でグラフでは、幅ツリー分解が対数空間を使用して見つかることを示しました。空間境界の定数係数は依存します。(Bodlaenderの定理は、定数係数のに指数関数的に依存する線形時間制限を示します。)kkkk

句のセットの幅が狭いと、SATが簡単になります。具体的には、Fischer、Makowsky、およびRavve 2008は、区切られた発生率グラフのツリー幅のCNF式の充足可能性は、ツリー分解が与えられた場合、最大算術演算で決定できることを示しました。Bodlaenderの定理により、固定発生グラフのツリー分解の計算は線形時間で行うことができるため、変数低次多項式である時間内の有界ツリー幅の式に対してSATを決定できます。k2Okk

その場合、SATは、発生率グラフのツリー幅が制限されている式の場合、対数空間を使用して実際に決定可能であると期待できます。フィッシャーらを変更する方法は明らかではありません。SATをスペース効率の良いものに決定するためのアプローチ。アルゴリズムは、包含/除外を介して解の数の式を計算し、小さい式の解の数を再帰的に評価することによって機能します。制限付きツリー幅は役立ちますが、部分式は対数空間で計算するには大きすぎるようです。

これは私に尋ねるように導きます:

境界付きツリー幅式のSATはまたはにあることがわかっていますか?LNL


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制限付きツリー幅インスタンスのLのSATは、引用した論文の結果から直接導かれるのではないですか?一連の充足可能な数式はMSOで定義可能です。したがって、Bodlaender + Courcelleの定理により、境界付きツリー幅のグラフ上の線形時間で充足可能性を解決できます。Elberfeld-Jakoby-Tantau-2010は、Bodlaender + Courcelleの定理の対数空間バージョンを提供することにより、有界ツリー幅のグラフの対数空間でMSOプロパティを決定できることを示しています。したがって、SATは有界ツリー幅のグラフのログスペースで決定できます。
Mateus de Oliveira Oliveira

@MateusdeOliveiraOliveira、詳細がわからないようです。SATは、2つの有向エッジ関係(Immerman例2.18)を持つ構造を介してMSOで定義できます。方向を忘れると、その和集合が発生率グラフのエッジにつながります。ただし、Bodlaender / Courcelle / EJTを適用できるように、MSOで充足可能性を定義するために、発生率グラフをそのまま使用できる(たとえば、カバーを設定するなど)ことが可能かどうかは明確ではありません。
アンドラス・サラモン

@AndrásSalomonCourcelleの定理は、色のついた頂点とエッジを持つグラフに対して述べることができます。このような色付きグラフのツリー幅は、色なしバージョンのツリー幅と同じです。任意の関係構造を色付きのグラフとしてモデル化する方法はたくさんあります。
Mateus de Oliveira Oliveira

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式の場合は、式と発生率グラフを同時にエンコードする関係構造を定義します。(そうでなければ、どのようにして最初に充足可能性を定義しますか?)次に、そのような構造にツリー幅の適切な概念を使用することにより、構造(式+発生率グラフ)のツリー幅はせいぜい発生率グラフのみ。このような組み合わせのリレーショナル構造を定義するには多くの方法があり、基本的に各作成者は自分のコンテキストに最も適した方法を使用することに注意してください。
Mateus de Oliveira Oliveira

@Mateus、ありがとう!これはかなり役立つコメントです。記述的な複雑さにおけるツリー幅の「ツールボックス」の性質には気付きませんでした。これを答えに変えたいですか?
アンドラス・サラモン

回答:


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実際、Elberfeld-Jakoby-Tantau-2010の結果を使用すると、SATは、発生率グラフがツリー幅を制限している式の対数空間で決定できることを示すことができます。この主張の証明の主要なステップがどのように進むかのスケッチを次に示します。

  1. ツリー分解とツリー幅の概念は、任意の関係構造に一般化できます。たとえば、Dalmau、Kolaitis、Vardiによるこのペーパーのセクション2と3を参照してください 。
  2. クールセルの定理は、MSOロジックは一定のツリー幅の関係構造で線形時間で決定できると述べています。
  3. tft
  4. Fをその発生率グラフIと共にエンコードするために使用できる適切な関係構造を定義できます。τのツリー幅は、最大で定数+ Iのツリー幅です。τFτ
  5. 充足可能な公式+それらの発生率グラフをエンコードする関係構造のセットは、MSOで定義可能です。τ
  6. したがって、Bodlander + Courcelleの定理によって、一定のツリー幅の式が線形時間で満たされるかどうかを決定できます。
  7. Elberfeld-Jakoby-Tantau-2010は、BodlaenderとCourcelleの定理の両方で、「線形時間」を「対数空間」に置き換えることができることを示しています。
  8. φττφ
  9. 特に、SATは一定のツリー幅のグラフのログスペースで決定できます。
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