理論計算機科学

理論計算機科学者および関連分野の研究者のためのQ&A


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ランダムウォークの個別ノードの数
接続グラフの通勤時間は、ノードjにアクセスしてからノードiに再び到達するまでの、iで始まるランダムウォークの予想ステップ数として定義されます。基本的には、2つの打撃時間H (i 、j )とH (j 、i )の合計です。G = (V、E)G=(V,E)G=(V,E)私iijjj私iiH(i 、j )H(i,j)H(i,j)H(j 、i )H(j,i)H(j,i) 通勤時間に似たもの(まったく同じではない)がノードに関して定義されているものはありますか?言い換えれば、数の期待値何であるの異なるノードはランダムウォークから始まりとで戻って、私が訪問しますか!私ii私ii 更新(2012年9月30日):ラティス(つまり、)上のランダムウォーカーが訪問した個別のサイトの数に関する多くの関連作業があります。たとえば、http://jmp.aip.org/resource/1/jmapaq/v4/i9/p1191_s1?isAuthorized = noを参照してくださいZnZn\mathbb{Z}^n 誰かがこれについて何か読んだことがありますか?

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UG硬度とは何ですか?また、ユニークなゲーム予想に基づいたNP硬度とどのように違いますか?
独自のゲーム推測に依存する、多くの近似不可能な結果があります。例えば、 ユニークなゲームの推測を仮定すると、定数R > R GWの因子R内で最大カット問題を近似することはNP困難です。 (ここでR GW = 0.878…は、Goemans–Williamsonアルゴリズムの近似比です。) ただし、「UG-hard」という用語を次のように使用することを好む人もいます。 定数R > R GWの場合、因子R内で最大カット問題を近似することはUG困難です。 後者は前者の単なる短縮形ですか、それとも異なるステートメントを意味していますか?

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テスト不可能な自然なグラフのプロパティ
グラフのプロパティのテストでは、アルゴリズムはターゲットグラフにエッジの有無を照会し、ターゲットが特定のプロパティを持っているか、またはプロパティを持たないあるかを判断する必要があります。(アルゴリズムは、片面又は両面エラーで成功するように依頼することができる。)Aグラフである -far性質を有するからならないエッジを作るために減算/追加することができますプロパティがあります。ϵϵ\epsilonϵϵ\epsilonϵ( n2)ϵ(n2)\epsilon \binom{n}{2} プロパティは、サブリニア数のクエリで上記で指定された方法でテストできる場合、またはさらに良いことに、依存しないクエリ数(はない)でテストできる場合、テスト可能と呼ばれます。プロパティが何であるかという概念も形式化することができますが、明確にする必要があります。nnnϵϵ\epsilon テスト可能なプロパティを特徴付ける多くの結果があり、テスト可能な自然なプロパティの多くの例があります。ただし、テスト可能ではないことが知られている多くの自然特性(クエリの数が一定の場合など)には気づいていません-私がよく知っているのは、与えられたグラフへの同型のテストです。 だから、私の質問は次のとおりです。どのような自然なグラフのプロパティはテスト可能でないことが知られていますか?

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すべての明確な文法を線形時間で解析できますか?
非標準のLR解析をいじくり回すとき、O (n 2)時間の明確な文法を正確に解析できる解析方法(無限サイズのテーブルを使用し、多少実用的ではありません)を考え出しました。 :O (n2)O(n2)O(n^2) すべての明確な文法を線形時間で解析できますか? 私はどこかにこれが事実であることを読んだと確信していますが、インターネットを検索するときにそれは現れません。ここでも同じ質問がされましたが、私の知る限り答えはありませんでした。

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タワーディフェンス迷路を生成します。別名、重みのないグリッドグラフでK個の最も重要なノード(「ノード単位の阻止」)を見つけます。
タワーディフェンスゲームでは、開始、終了、および複数の壁を持つNxMグリッドがあります。 敵は壁を通過することなく、最初から最後まで最短経路を取ります(通常、グリッドに拘束されませんが、簡単にするために、そうだとしましょう。どちらの場合でも、彼らは斜めの「穴」を移動できません) 問題(少なくともこの質問の場合)は、最大K個の追加の壁を配置して、フィニッシュからの開始を完全にブロックせずに、敵がとらなければならないパスを最大化することです。たとえば、K = 14の場合 これは、「k個の最も重要なノード」問題と同じであると判断しました。 無向グラフG =(V、E)と2つのノードs、t∈Vが与えられた場合、k-most-vital-nodesは、sからtへの最短パスが除去により最大化されるk個のノードです。 Khachiyanら1は、グラフが重みなしで2部構成であっても、2倍以内のmax-shortest-pathの長さを近似してもNP-Hard (k、s、tが与えられる)であることを示しました。 しかし、すべてが失われるわけではありません。後で、L。Cai et al 2は、「二部置換グラフ」の場合、この問題は「交差モデル」を使用して擬似多項式時間で解決できることを示しました。 具体的には、重み付けされていないグリッドグラフでは何も見つけることができず、「2部置換グラフ」がどのように関連しているのかもわかりません。 私の問題に関連する研究が公開されていますか?完全に間違った場所を探しているのでしょうか?まともな擬似多項式近似アルゴリズムでさえうまく機能します。ありがとう! 1 L.ハチヤン、E。ボロス、K。ボリス、K。エルバシオーニ、V。グルビッチ、G。ルドルフ、およびJ.シャオ「短経路妨害問題について:合計およびノー​​ド単位の限定的妨害」、コンピューターシステムの理論43( 2008)、2004-233。 リンク。 2 L. CaiおよびJ. Mark Keil、「区間グラフで最も重要なk個のノードを見つける」。 リンク。 注:この質問は、ここにある私のstackoverflowの質問のフォローアップです。


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モンテカルロアルゴリズムに関するYaoのミニマックスの原理
有名なヤオのミニマックスの原則は、分布の複雑さとランダム化された複雑さとの関係を述べています。LET有限集合に問題が入力と有限集合の解決する決定論的アルゴリズムの。また、が入力分布を示し、が確率分布を示すものとします。そして、原則は PPPXX\mathcal{X}AA\mathcal{A}PPPDD\mathcal{D}RR\mathcal{R}AA\mathcal{A}minA∈AEcost(A,D)≤maxx∈XEcost(R,x)for all D and R.minA∈AEcost(A,D)≤maxx∈XEcost(R,x)for all D and R.\min_{A\in\mathcal{A}}\quad\mathbb{E} cost(A,\mathcal{D}) \leq \max_{x\in\mathcal{X}}\quad\mathbb{E} cost(\mathcal{R},x) \quad\quad\text{for all $\mathcal{D}$ and $\mathcal{R}$}. この証明は、ゼロサムゲームのフォンノイマンのミニマックス定理から直接得られます。 ほとんどのYaoの原則は、ラスベガスのアルゴリズムのみを扱いますが、次のようにモンテカルロアルゴリズムに一般化できます。 12minA∈AEcost2ϵ(A,D)≤maxx∈XEcostϵ(R,x)for all D, R and ϵ∈[0,1/2]12minA∈AEcost2ϵ(A,D)≤maxx∈XEcostϵ(R,x)for all D, R and ϵ∈[0,1/2]\frac12 \min_{A\in\mathcal{A}}\quad\mathbb{E} cost_{2\epsilon}(A,\mathcal{D}) \leq \max_{x\in\mathcal{X}}\quad\mathbb{E} cost_{\epsilon}(\mathcal{R},x)\quad\quad\text{for all $\mathcal{D}$, $\mathcal{R}$ and $\epsilon\in [0,1/2]$} ここで、costϵ(⋅,⋅)costϵ(⋅,⋅)cost_\epsilon(\cdot,\cdot)は、確率が最大\ epsilonであるモンテカルロアルゴリズムのコストを示しϵϵ\epsilonます。 八尾の元の論文、モンテカルロアルゴリズムの関係を証明することなく、定理3で与えられます。それを証明するためのヒントはありますか?

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リバーシブルゲートの分類
1941年にEmil Postによって記述されたPostのラティスは、基本的に、合成の下で閉じられるブール関数のセットの完全な包含図です。たとえば、単調関数、GF(2)上の線形関数、およびすべての関数です。(Postは、定数0と1が無料で利用可能であると想定していなかったため、そうでない場合よりも格子がはるかに複雑になりました。) 私の質問は、トフォリ門やフレドキン門など、古典的なリバーシブル門に類似したものがこれまでに公開されているかどうかです。つまり、{0,1} nの可逆変換のクラスは、可逆ゲートのコレクションによって生成できますか?あなたが0にancillaビットの数は無制限、いくつかのプリセットを許可されている他は、1に予め設定:ここでのルールがある限り、すべてのancillaビットが{0,1}のあなたの転換後と初期設定に戻されてn個です終わった。 また、2ビットのSWAP(つまり、インデックスの再ラベル付け)は常に無料で利用できます。これらのルールの下で、私の学生であるルークシェーファーと私は、次の10セットの変換を特定することができました。 空のセット NOTゲートによって生成されたセット NOTNOTによって生成されたセット(つまり、2つのビットにNOTゲートが適用されます) CNOTによって生成されたセット(つまり、Controlled-NOTゲート) CNOTNOTによって生成されたセット(つまり、1番目のビットが1の場合、2番目と3番目のビットを反転します) CNOTNOTおよびNOTによって生成されたセット Fredkin(つまり、Controlled-SWAP)ゲートによって生成されたセット FredkinおよびCNOTNOTによって生成されたセット Fredkin、CNOTNOT、およびNOTによって生成されたセット すべての変換のセット 残っている家族を特定し、分類が完了したことを証明したいのですが、それに時間を割く前に、以前に誰かがそれを行ったかどうかを知りたいと思います。

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計算の複雑さと代数幾何学/トポロジーとの関係に関する論文?
私はこの質問を理解するためにどの論文を読むべきか疑問に思っていました 代数幾何学や高次コホモロジーなど、数学の他の分野への予期せぬつながり。おそらく、数学の領域でさえまだ開発されていません。おそらく誰かがP対NPの質問を処理するために数学のまったく新しい方向性を開発するでしょう。-from Fortnow 2002 質問の別の言い回しは、「計算の複雑さから代数幾何学/トポロジーへの接続を作成するために、どの論文を読むべきですか?」です。 私はすでに幾何学的複雑性理論を見てきました。また、トポロジー量子計算の論文は、すでにこの分野に精通している十分な論文を読んでいます。何か不足していますか?

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アルゴリズムを書くためのグッドプラクティス
これは、手元のアルゴリズムをどれだけ効果的に表現できるかについてです。これは学部で教えるために必要です。 擬似コードを記述する標準的な方法などはないことを理解しています。異なる著者は異なる規則に従います。 ここの人々が、彼らが従い、最良のものを考える方法を指摘してくれれば、それは助けになるでしょう。 これを詳細に扱っている本はありますか?

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モノトーン演算回路
一般的な算術回路についての知識の状態は、ブール回路についての知識の状態と似ているようです。つまり、良い下限がありません。一方、単調なブール回路には指数サイズの下限があります。 単調な算術回路について何を知っていますか?それらに同様の良い下限がありますか?そうでない場合、モノトーン演算回路の同様の下限を得ることができない本質的な違いは何ですか? 質問はこの質問へのコメントに触発されます。

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PハードでないP以外の問題
Peter Shorの回答と、Adam Crumeの以前の質問を読んでいると、PP\mathsf{P}ハードであるとはどういう意味かについて、いくつかの誤解があることに気付きました。 問題があるのいずれかの問題があれば-hard Pはとそれに還元可能であるL(またはあなたが好む場合N C)削減を。問題を解決する多項式時間アルゴリズムが存在しない場合、問題はPの外側にあります。これは、Pの外側にあるがP -hardではない問題があるはずであることを意味します。FACTORINGがPの外にあると仮定すると、Peter Shorの答えは、FACTORINGがそのような問題になる可能性があることを示唆しています。PP\mathsf{P}PP\mathsf{P}LL\mathsf{L}N CNC\mathsf{NC}PP\mathsf{P}PP\mathsf{P}PP\mathsf{P}PP\mathsf{P} 外側にあるPP\mathsf{P}が、PP\mathsf{P}ハードではないことが知られている既知の問題(自然または人工)がありますか?因数分解の仮定よりも弱い仮定の下ではどうですか?この複雑性クラスには名前がありますか?

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グラフクラスの認識の困難さと禁止されたサブグラフの特性評価の関係
禁止されたサブグラフによって特徴付けられるグラフクラスを検討しています。 グラフクラスに禁止サブグラフの有限セットがある場合、単純な多項式時間認識アルゴリズムがあります(ブルートフォースを使用できます)。しかし、禁止された部分グラフの無限のファミリーは困難を意味しません。禁止された部分グラフの無限のリストを持つクラスがいくつかあり、そのため認識も多項式時間でテストできます。弦グラフと完全グラフは例ですが、これらの場合、禁止された家族には「いい」構造があります。 クラスの認識の難しさと禁断の家族の「悪い行動」との間に関係はありますか?そのような関係が存在する必要がありますか?この「悪い振る舞い」はどこかで形式化されましたか?

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近似実3LINの信念伝播?
2002年のScience論文で、Mezard、Parisi、およびZecchinaは、ランダム3SATの信念伝播ヒューリスティックを提唱しました。実験は、満足のいく割り当てが存在する可能性が高い変数ごとの制約の比率に対して、ヒューリスティックがうまく機能することを示しています。 私の質問は: (1)ランダム3SATではなくランダム3LINを検討した場合はどうなりますか?(各制約はGF(2)上のランダムな線形方程式です) (2)ランダム近似の実3LIN を考慮するとどうなりますか?この場合、(適切に適合された)信念伝播ヒューリスティックのパフォーマンスを分析するのが簡単になると考えられますか? Subhash Khotの最近の研究で定義された近似バージョンは次のとおりです。変数は、バイナリ値だけでなく、実際の値をとることができます。ノルム1の割り当てのみを考慮します。各方程式の形式は。ここで、は正規分布であり、は変数のセットから一様に選択されます。方程式は、場合に満たされ、完全に等しい場合だけではありません。c1バツ1+ c2バツ2+ c3バツ3= 0c1バツ1+c2バツ2+c3バツ3=0c_1 x_1 + c_2 x_2 + c_3 x_3 = 0c1、c2、c3c1、c2、c3c_1,c_2,c_3バツ1、x2、x3バツ1、バツ2、バツ3x_1,x_2,x_3| c1バツ1+ c2バツ2+ c3バツ3| ≤ε|c1バツ1+c2バツ2+c3バツ3|≤ϵ|c_1 x_1 + c_2 x_2 + c_3 x_3|\leq \epsilon 直観は、おおよそのバージョンでは、信念(変数の割り当て)に対する変更が連続的/増分的に発生する可能性があるということです。

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