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05.11.2013 Aufrufe

6. Komplexität von Algorithmen 6.6 Einige Probleme aus NP Beispiel ( Sat ∈ NP ) Sat hat als Eingabe eine Boole’sche Formel ϕ(x 0 , . . . , x n−1 ) in KNF (ohne Beschränkungen in der Länge der Klauseln). Zu entscheiden ist, ob ϕ erfüllbar ist. Als Kandidaten für ein Zertifikat eignen sich Zufallsbelegungen der Variablen x 0 . . . x m−1 . Die Berechnung des Wahrheitswerts von ϕ kann wiederum in polynomialer Zeit erfolgen. Beispiel ( Zerlegbarkeit ∈ P , erst seit 2004 bekannt) Primes hat als Eingabe eine natürliche Zahl n . Zu entscheiden ist, ob n eine Primzahl ist. 2004 zeigten Agrawal, Kayal und Saxena Primes ∈ P . Da P unter Komplementbildung abgeschlossen ist, gehört das Problem Zerlegbarkeit ebenfalls zu P , bei dem zu entscheiden ist, ob n zusammengesetzt ist. Eine Lösung liefert leider keine Hinweise auf Primfaktoren. Jürgen Koslowski (TU-BS) Theoretische Informatik 2 SS 2012 148 / 215

6. Komplexität von Algorithmen 6.6 Einige Probleme aus NP Wie wir auf Seite 21 gesehen haben, kann jede immer haltende 1-Band nTM M durch eine immer haltende 3-Band dTM M ′ simuliert werden, indem “breadth first” alle M -Berechnungen bis zu einer vorgegebenen Tiefe nach akzeptierenden Haltekonfigurationen durchsucht werden. Corollar Jede nTM mit Zeitkomplexität t(n) kann durch eine dTM mit Zeitkomplexität O(2 c·t(n) ) , c ∈ R + geeignete Konstante, simuliert werden. Speziell ist L ∈ NP durch eine dTM mit Zeitkomplexität 2 p(n) , p Polynom, entscheidbar. Beweis Für |w| = n ist die Anzahl der Tupel auf B 2 durch ∑ i

6. Komplexität von Algorithmen 6.6 Einige Probleme aus NP<br />

Wie wir auf Seite 21 gesehen haben, kann jede immer haltende 1-Band<br />

nTM M durch eine immer haltende 3-Band dTM M ′ simuliert werden,<br />

indem “breadth first” alle M -Berechnungen bis zu einer vorgegebenen<br />

Tiefe nach akzeptierenden Haltekonfigurationen durchsucht werden.<br />

Corollar<br />

Jede nTM mit Zeitkomplexität t(n) kann durch eine dTM mit Zeitkomplexität<br />

O(2 c·t(n) ) , c ∈ R + geeignete Konstante, simuliert werden.<br />

Speziell ist L ∈ NP durch eine dTM mit Zeitkomplexität 2 p(n) , p<br />

Polynom, entscheidbar.<br />

Beweis<br />

Für |w| = n ist die Anzahl der Tupel auf B 2 durch ∑ i

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