【问题标题】:Relationship between NP-hard and undecidable problemsNP-hard 和 undecidable 问题之间的关系
【发布时间】:2012-05-16 16:08:06
【问题描述】:

我对不可判定问题和 NP 难题之间的关系有点困惑。 NP难问题是不可判定问题的一个子集,还是它们只是相同且相等,还是它们没有可比性?

对我来说,我一直在和我的朋友争论不可判定的问题是 NP 难题的超集。会存在一些在 NP 中不难但无法确定的问题。但是我发现这个论点很弱并且有点困惑。是否存在不可判定的 NP 完全问题。 NP难有什么可判定的问题吗??

一些讨论会很有帮助!谢谢!

【问题讨论】:

    标签: algorithm np-hard decidable


    【解决方案1】:

    Undecidable = 某些输入无法解决。无论您给算法多少(有限)时间,在某些输入上总是会出错。

    NP-hard ~= 超多项式运行时间(假设 P != NP)。这是手波,但基本上 NP-hard 意味着它至少与 NP 中最难的问题一样难。

    肯定有 NP-hard 的问题不是不可判定的(= 是可判定的)。任何 NP 完全问题都是其中之一,比如 SAT。

    是否存在非 NP 难的不可判定问题?我不这么认为,但要排除它并不容易——我没有看到一个明显的论点,即必须从 SAT 减少所有可能的不确定问题。可能会有一些奇怪的无法确定的问题,这些问题不是很有用。但是标准的不可判定问题(比如停机问题)是 NP 难的。

    【讨论】:

    • 好吧,我似乎得出了一个结论..不可判定的问题是 NP 难题的一个子集..这是基于以下场景 - NP 中的所有问题都是可判定的。 NP 难中有一些问题不是不可判定的(= 可判定的,我猜是 NP 完整的)。因此,不可判定的问题由 NP hard 的一个子集组成。我说的对吗?
    • 你在“因此”失去了我。当然收容不会反其道而行之,但这两组可能是无法比拟的。您需要证明任意不可判定的问题属于 NP-hard 问题(即可以用作预言机在多时间内解决 SAT)。
    • 好的!我似乎几乎明白了。
    • @akaHuman 可能存在 np 完整且不可判定的问题。
    • @christopherclark:不,所有 NP 完全问题都是可判定的。
    【解决方案2】:

    NP-hard 是一个至少与任何 NP-complete 问题一样难的问题。

    因此,一个不可判定的问题可能是 NP 难的。如果一个问题的预言机将使解决 NP 完全问题变得容易(即可在多项式时间内解决),则该问题是 NP 难的。我们可以想象一个不可判定的问题,如果给定一个预言机,NP 完全问题将很容易解决。例如,显然 每个 解决停机问题的预言机也可以解决 NP 完全问题,因此每个图灵完全问题也是 NP 困难的,因为它的(快速)预言机将让解决 NP 完全问题变得轻而易举。

    因此,图灵完备的不可判定问题是 NP-hard 问题的一个子集。

    【讨论】:

    • 每当有人在证明中说“显然”时,警钟就会开始响起。
    【解决方案3】:

    无法确定的问题,例如图灵停机问题只是 NP-Hard 问题。

                       <---------NP Hard------>
    |------------|-------------||-------------|------------|--------> Computational Difficulty
    
    |<----P--->|
    
    |<----------NP---------->|
    
    |<-----------Exponential----------->|
    
    |<---------------R (Finite Time)---------------->|
    

    在这个图中,那个小管道显示了 NP 和 NP-Hard 的重叠,它显示了 NP-Completeness,即一组既是 NP 又是 NP-Hard 的问题。

    不可判定的问题是 NP Hard 问题,没有解决方案,也不在 NP 中。

    【讨论】:

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