タグ付けされた質問 「space-bounded」

計算の複雑さやアルゴリズムにおける計算の空間リソースに関する質問。

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(ポリログ空間の代わりに)なぜログ空間を効率的な計算のモデルと考えるのですか?
これは、具体的な答えがあるのではなく、主観的な質問かもしれませんが、とにかくです。 複雑性理論では、効率的な計算の概念を研究します。が多項式時間を表し、Lが対数空間を表すようなクラスがあります。どちらも一種の「効率」として表されると考えられており、いくつかの問題の難しさをかなりうまく捉えています。PP\mathsf{P}LL\mathsf{L} ただし、とLには違いがあります。多項式時間Pは、定数kに対してO (n k)時間で実行される問題の和集合として定義されます。PP\mathsf{P}LL\mathsf{L}PP\mathsf{P}O(nk)O(nk)O(n^k)kkk 、P=⋃k≥0TIME[nk]P=⋃k≥0TIME[nk]\mathsf{P} = \bigcup_{k \geq 0} \mathsf{TIME[n^k]} ログ空間はS P A C E [ log n ]として定義されます。Pの定義を模倣すると、LL\mathsf{L}SPACE[logn]SPACE[log⁡n]\mathsf{SPACE[\log n]}PP\mathsf{P} 、PolyL=⋃k≥0SPACE[logkn]PolyL=⋃k≥0SPACE[logk⁡n]\mathsf{PolyL} = \bigcup_{k \geq 0} \mathsf{SPACE[\log^k n]} ここで、はポリログ空間のクラスと呼ばれます。私の質問は:PolyLPolyL\mathsf{PolyL} 効率的な計算の概念として、ポリログ空間ではなくログ空間を使用するのはなぜですか? 主な問題の1つは、完全な問題セットに関するものです。ログスペースの多対一の削減では、とLの両方に完全な問題があります。対照的に、P o l y Lがそのような削減のもとで完全な問題を抱えている場合、空間階層定理と矛盾します。しかし、ポリログ削減に移行した場合はどうなりますか?このような問題を回避できますか?一般に、P o l y Lを効率の概念に適合させ、(必要に応じて)いくつかの定義を変更して、「素敵な」クラスに必要なすべてのプロパティを取得する場合、どこまで行けますか?PP\mathsf{P}LL\mathsf{L}PolyLPolyL\mathsf{PolyL}PolyLPolyL\mathsf{PolyL} ポリログ領域の代わりにログ領域を使用する理論的および/または実用的な理由はありますか?

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LOGLOG = NLOGLOGですか?
LOGLOGは、決定論的チューリングマシン(入力への双方向アクセス)によって空間O(loglog n)で計算できる言語のクラスとして定義します。同様に、非決定的チューリングマシン(入力への双方向アクセス)によって空間O(log log n)で計算できる言語のクラスとしてNLOGLOGを定義します。これらのクラスが異なることは本当に知られていないのですか? 古い調査とL = NL(これは単なる些細なパディング引数ではありません!)に等しい場合の定理だけを見つけることができましたが、どういうわけかこれらのクラスを分離するのはそれほど難しくないと感じています。もちろん、私は完全に間違っているかもしれませんが、入力の2ビットごとに1からnまでの数字が2進数で昇順に並んでおり、いくつかのシンボルで区切られている場合、マシンはすでにログログnを学習でき、2ビットごとに学習できます決定論的マシンを欺くことができるが、非決定論的マシンを欺くことができない問題を入力します。私はまだこれをどのように行うことができるか正確にはわかりませんが、このトリックでは基本的に深さlog nのバイナリツリーを通常のリニアテープの代わりにその構造とともに入力できるため、可能なアプローチのように感じます。

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ツリー幅とNL対L問題
ST接続性は、有向グラフ 2つの区別された頂点と間に有向パスが存在するかどうかを判断する問題です。この問題がログスペースで解決できるかどうかは、長年の未解決の問題です。これはN L対L問題と呼ばれます。t G (V 、E )ssstttG (V、E)G(V、E)G(V,E)NLNLNLLLL 基礎となる無向グラフがツリー幅を制限している場合、ST接続の複雑さはどうなりますか。GGG NL-hardとして知られていますか?そこにある知ら上限は?o (ログ2n )o(ログ2n)o({\log}^2n)

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サヴィッチの定理の厳密な下限
まず第一に、私は愚かさを事前に謝罪します。私は決して複雑性理論の専門家ではありません(それからはほど遠い!私は複雑性理論の私の最初のクラスを取っている学部生です)ここに私の質問があります。現在、Savitchの定理は この下限がきついかどうか、つまり は達成できません。 NSPACE (F (N )) ⊆ DSPACE ((F (N ))1.9)NSPACE(f(n))⊆DSPACE((f(n))2)NSPACE(f(n))⊆DSPACE((f(n))2)\text{NSPACE}\left(f\left(n\right)\right) \subseteq \text{DSPACE}\left(\left(f\left(n\right)\right)^2\right)NSPACE(f(n))⊆DSPACE((f(n))1.9)NSPACE(f(n))⊆DSPACE((f(n))1.9)\text{NSPACE}\left(f\left(n\right)\right) \subseteq \text{DSPACE}\left(\left(f\left(n\right)\right)^{1.9}\right) ここで簡単な組み合わせの引数を作成する必要があるように思われます-決定論的チューリングマシンの構成グラフの各ノードには出力エッジが1つしかありませんが、非決定論的チューリングマシンの構成グラフの各ノードはより多くを持つことができます1つの発信エッジよりも。Savitchのアルゴリズムが行っているのは、任意の数の出力エッジを持つ構成グラフを出力エッジを持つ構成グラフに変換することです。&lt;2&lt;2<2 構成グラフは一意のTMを定義しているため(これについてはわかりません)、後者の組み合わせサイズは前者よりもほぼ確実に大きくなります。この「違い」は、おそらくn ^ 2の要因でありn2n2n^2、おそらくそれよりも少ないでしょう-私は知りません。もちろん、ループがないことを確認する方法など、解決すべき技術的な問題はたくさんありますが、私の質問は、これがこのようなことを証明するための合理的な方法であるかどうかです。

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LとNLの中間の問題
有向st-connectivityが完全であることはよく知られています。Reingoldの画期的な結果は、無向st接続がことを示しました。平面指向のst-connectivityはにあることが知られています。ChoとHuynhは、パラメータ化されたナップザック問題を定義し、と間の問題の階層を示しました。L U L ∩ C O U L L N LNLNLNLLLLUL∩coULUL∩coULUL \cap coULLLLNLNLNL と中間の問題、つまり次の問題を探しています。N LLLLNLNLNL であることが知られてことではなく、知られている(あるいはそう) -completeとN LNLNLNLNLNLNL であることが知ら -hardしかしであることが知られていない。LLLLLL

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多項式時間からログスペースを分離する
決定論的対数空間(LLL)で決定可能な問題は、せいぜい多項式時間(PPP)で実行されることは明らかです。LLLと間には複雑なクラスが豊富にありますPPP。例には、NLNLNL、L o gCFLLogCFLLogCFL、NC私NCiNC^i、SA C私SACiSAC^i、A C私ACiAC^i、SC私SCiSC^iます。と広く信じられていL ≠ PL≠PL \neq Pます。 私のブログ投稿の 1つで、を証明するための2つのアプローチを(対応する推測とともに)言及しましたL≠PL≠PL \neq P。これらのアプローチは両方とも分岐プログラムに基づいており、20年間隔です!! そこ分離に向かって他のアプローチ及び/又は推測されているLLLからPPP(OR)との間の任意の中間クラス分離LLL及びPPP。

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ツリー幅が制限されたグラフの対数空間アルゴリズム
ツリーの幅は、グラフがツリーにどれだけ近いかを測定します。ツリーの幅を計算するのはNP困難です。最もよく知られている近似アルゴリズムは係数。O (log n−−−−√)O(ログn)O(\sqrt{{\log}n}) Courcelleの定理は、単項2次論理(MSO2)で定義可能なグラフのプロパティは、有界ツリー幅のグラフのクラスで線形時間で決定できると述べています。最近の論文は、「線形時間」が「ログスペース」に置き換えられた場合でも、クールセルの定理がまだ有効であることを示しました。ただし、これは、ツリー幅が制限されているグラフのグラフ同型の空間の複雑さを解決しません。最もよく知られている結果は、LogCFLにそれを置きます。 他の問題はありますか: 一般的なグラフ上のNP-hard(またはPにあることが知られていない) 制限されたツリー幅を持つグラフ上の線形/多項式時間で解けることが知られている LogSpaceにあることが知られていない?

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SATの現在の最適な空間の下限は?
前の質問に続いて、 SATの現在の最適な空間の下限は何ですか? ここでスペースの下限とは、バイナリワークテープアルファベットを使用するチューリングマシンで使用されるワークテープセルの数を意味します。TMは内部状態を使用して任意の固定数のワークテープセルをシミュレートできるため、定数の加法的項は避けられません。ただし、暗黙的に残されることが多い乗法定数を制御することに興味があります。通常のセットアップでは、より大きなアルファベットを介して任意の定数圧縮が許可されるため、乗法定数はそこでは関係ありませんが、固定アルファベットではそれを考慮することができるはずです。 たとえば、SATには以上のloglogn+clog⁡log⁡n+c\log\log n + cスペースが必要です。そうでない場合、この空間の上限は、シミュレーションによって時間の上限につながるため、SATの結合されたn 1.801 + o (1 )時空の下限に違反します(リンクを参照してください)質問)。また、SATが少なくとも必要であることを主張するために、この引数を向上させることが可能と思わδ ログのn + Cのいくつかの小さな正のためのスペースδのようなものである0.801 / Cをn1+o(1)n1+o(1)n^{1+o(1)}n1.801+o(1)n1.801+o(1)n^{1.801+o(1)}δlogn+cδログ⁡n+c\delta\log n + cδδ\delta0.801/C0.801/C0.801/Cここで、CCCは、時間制限TMによる空間制限TMのシミュレーションの定数指数です。 あいにく、CCCは通常非常に大きくなります(TMのテープが最初に大きなアルファベットを介して1本のテープにエンコードされる通常のシミュレーションでは、少なくとも2つ)。このような境界δ≪1δ≪1\delta \ll 1かなり弱く、そして私は特にの下限空間に興味があるlogn+cログ⁡n+c\log n + c。Ω(nd)Ω(nd)\Omega(n^d)ステップの無条件の時間下限は、十分に大きい定数d&gt;1d&gt;1d > 1場合、シミュレーションによるそのような空間の下限を意味します。しかし、時間下の境界Ω(nd)Ω(nd)\Omega(n^d)のためにd&gt;1d&gt;1d>1は、大きなについては言うまでもなく、現在知られていませんddd。 別の言い方をすると、SATの超線形時間の下限の結果であるが、より直接取得できる可能性があるものを探しています。

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と信じる正当な理由はありますか?
と信じるか、N L ≠ Lであると信じる正当性があるのだろうか?NL = LNL=LNL=LNL ≠ LNL≠LNL\neq L ことが知られている。R Lのデランダム化に関する文献は、R L = Lであるとかなり確信しています。N L ≠ Lであると確信する記事やアイデアを知っている人はいますか?NL ⊂ L2NL⊂L2NL \subset L^2R LRLRLR L = LRL=LRL=LNL ≠ LNL≠LNL\neq L

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は、ポリタイム確率的対数空間で認識できますか?
言語考慮してください。EQUALITY={anbn∣n≥0}EQUALITY={anbn∣n≥0} \mathtt{EQUALITY} = \{ a^nb^n \mid n \geq 0 \} は、対数空間交互チューリングマシン(ATM)で認識できないことが知られています(Szepietowski、1994)。(メンバーにはサブ対数スペースを使用するATMがありますが、すべての非メンバーには使用されません!)EQUALITYEQUALITY \mathtt{EQUALITY} 一方、Freivalds(1981)は、 限界誤差の定空間確率的チューリングマシン(PTM)が認識できることを示しましたが、指数関数的な予想時間でのみです(Greenberg and Weiss、1986)。後に、限界エラー -space PTMは多項式の予想時間で非正規言語を認識できないことが示されました(Dwork and Stockmeyer、1990)。私の質問は o (log log n )EQUALITYEQUALITY \mathtt{EQUALITY} o(loglogn)o(log⁡log⁡n) o(\log\log n) 部分対数空間PTM が境界エラーでを認識するかどうか。EQUALITYEQUALITY \mathtt{EQUALITY}

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Immerman-Szelepcsenyi定理の代替証明
ImmermanとSzelepcsenyiは、独立してことを証明しました。帰納的計数の手法を使用して、ボロディンらは、i &gt; 0の場合、補完の下でS A C iが閉じていることを証明しました。Reingoldの定理​​(S L = L)の前に、NisanとTa-Shmaは、対数空間の均一射影縮小を使用してS L = c o S Lを証明しました。1996年のアルバレスとグリーンローの論文は、「Nの証明NL = c o NLNL=coNLNL=coNLSA C私SAC私SAC^ii &gt; 0私&gt;0i > 0SL = LSL=LSL=LSL = c o SLSL=coSLSL=coSL NisanやTa-Shmaに似た手法を使用しても、そのような証明は非常に興味深いものの、達成されていません。」 N L = C O N L?NL = c o NLNL=coNLNL=coNLNL = c o NLNL=coNLNL=coNL

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スペース制限のTMおよびオラクル
一般に、オラクルのクエリテープは、TMのスペースの複雑さにカウントされます。ただし、書き込み専用のoracle-tape(Lスペース削減で使用されるものなど)を許可することはもっともらしいようです。 そのような構造は便利ですか?それは特にばかげた結果をもたらしますか?

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USTCONNが対数空間を必要とすることを証明する方法は?
USTCONNは、グラフGのソース頂点からターゲット頂点tへのパスがあるかどうかを決定する必要がある問題です。これらのパスはすべて入力の一部として与えられます。ssstttGGG Omer Reingoldは、USTCONNがLにあることを示しました(doi:10.1145 / 1391289.1391291)。この証明は、ジグザグ積によって一定次数のエキスパンダーを構築します。一定次数のエキスパンダーは直径が対数であり、一定数の対数サイズのマーカーを使用してすべての可能なパスを確認できます。 Reingoldの結果は、USTCONNの空間の複雑さの対数上限を与え、論文によると、その空間の複雑さを「一定の係数まで」解決します。論文のどこにも言及されていない、対応する下限に興味があります。 最悪の場合にUSTCONNを決定するには対数空間が必要であることをどのように証明しますか? 編集:入力表現を修正して、基礎となるN頂点対称単純有向グラフの隣接行列とし、N 2ビット文字列を形成するために行を連続してリストします。N×NN×NN \times NNNNN2N2N^2 LewisとPapadimitriouは(doi:10.1016 / 0304-3975(82)90058-5)USTCONNはSL完全であり、Reingoldの結果ではSL = Lであることを示しました。:Savitchは(DOI示し10.1016 / S0022-0000(70)80006-Xのこと)。さらにDSPACE (F (N ))= DSPACE (1 )任意の計算可能関数のためのF (N )= O (ログログN )NSPACE(n)⊆DSPACE(n2)NSPACE(n)⊆DSPACE(n2)\text{NSPACE}(n) \subseteq \text{DSPACE}(n^2)DSPACE(f(n))=DSPACE(1)DSPACE(f(n))=DSPACE(1)\text{DSPACE}(f(n)) = \text{DSPACE}(1)f(n)=o(loglogn)f(n)=o(log⁡log⁡n)f(n) = o(\log\log n)Stearns、Hartmanis、およびLewis(doi:10.1109 / FOCS.1965.11)により、USTCONNには少なくともスペースが必要です。最後に、Lより下にあることが知られている通常のクラス(NC 1など)は、回路の観点から定義されており、空間限界の観点から定義されたクラスとは明らかに比較できません。Ω(loglogn)Ω(log⁡log⁡n)\Omega(\log\log n)NC1NC1\text{NC}^1 私が見る限り、これにより、いくつかのδ &lt; 1に対して、がΩ (log log n )空間のみを使用するさらに優れた決定論的アルゴリズムが存在する可能性がありますまたはUSTCONNに対しても非決定性アルゴリズムを使用することO ((ログN )1 / …

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スペースを使用したCFG解析
時間で文脈自由文法を解析できる多数のアルゴリズムがあります。行列乗算を使用すると、それよりも漸近的に高速化することもできます。O (n3)O(n3)O(n^3) ただし、私が知っている任意のCFGを解析するためのすべてのアルゴリズムは、最悪の場合のスペース使用量が(ただし、確かに、その行列乗算アルゴリズムのスペース使用量はわかりません)。私は、このスペース使用量を改善するアルゴリズムがあるかどうか疑問に思っていました(時間制限は無視します)。Ω (n2)Ω(n2)\Omega(n^2) 精神的に連結した後、私の心にポップアップ質問とΩ (N 2)全てのCFG解析アルゴリズムに結合した空間知っていた。おそらく実用的な関心はありませんが、単に知りたいと思うものです。CSG = ND SPA CE(N )⊆ D SPA CE(n2)CSG=NDSPACE(n)⊆DSPACE(n2)CSG = NDSPACE(n) \subseteq DSPACE(n^2)Ω (n2)Ω(n2)\Omega(n^2)

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P = BQPの場合、これはPSPACE(= IP)= AMを意味しますか?
最近、Watrousらは、QIP(3)= PSPACEが驚くべき結果であることを証明しました。控えめに言っても、これは自分にとって驚くべき結果でした。 Quantum ComputersをClassical Computersで効率的にシミュレートできるとしたらどうでしょうか。これは、IPとAMの分割に簡単に関連しているでしょうか?つまり、IPは古典的な相互作用の多項式ラウンド数によって特徴付けられるのに対して、AMは古典的な相互作用の2つのラウンドを持っています。量子コンピューティングをシミュレートすることで、IPの相互作用の量を多項式から定数値に減らすことができましたか?

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