나는 Hamiltonian 경로 에서 감소를 발견하여 NP-hard 문제를 입증 한다고 생각 합니다.
단어 를w∈Σ∗질문에서이를 만족시키는 조건 (각 경우에, L ∈ , 거기 m ≥ 1 이되도록 { w m + I | 0 ≤ I < | L | } = L ) .AL∈Am≥1{wm+i∣0≤i<|L|}=L
원래 문제의 결정 버전을 고려, 즉 일부 여부를 결정 와 K ≥ 0 , 증인있다 최대 길이의 K . 이 문제는 원래 문제를 다항식 시간 의 오라클 로 사용하여 해결할 수 있습니다 (가장 짧은 증인을 찾은 다음 길이를 k와 비교 ).Ak≥0Akk
이제 축소의 핵심을 위해. 를 단순하고 방향이없는 연결된 그래프라고 하자 . 각 v ∈ V 에 대해 L v = { v } ∪ { e ∈ E ∣ v ∈ e }를 꼭짓점 v 와 모든 인접한 모서리를 포함하는 집합으로 둡니다 . 설정 Σ = E 와 = { L의 V | V ∈ V } . 그런 다음 GG=(V,E)v∈VLv={v}∪{e∈E∣v∈e}vΣ=EA={Lv∣v∈V}G길이가 최대 2 인 에 대한 증인이있는 경우에만 해밀턴 경로를 갖습니다 | 전자 | + 1 .A2|E|+1
증명. 하자 의 해밀턴 경로 수 G 및 H = { 예 1 , 예 2 , ... , 즉 N - 1 } 경로상의 모든 에지들의 집합. 각 정점 v 에 대해 집합 U v = L v ∖ H를 정의하십시오 . 각 U v 에 대해 임의의 순서 α v 를 선택하십시오 . 단어v1e1v2…en−1vnGH={e1,e2,…,en−1}vUv=Lv∖HαvUv L v 1 이기 때문에 α v n 은 A 의 증인입니다 .w=αv1e1αv2e2…en−1αvnALv1는 서브 스트링 , L vα1e1 으로E N - 1 α, n은및 각각V의I,I∉{1,N},L의 VLvnen−1αnvii∉{1,n} 는e i - 1 u v i ei로 표시됩니다. 또한, 각 에지E는두 번 발생w제외| V| −H에서1 개의모서리 (한 번발생하고V의각 꼭지점이 한 번 발생하여| 승| =2| 전자| +1.Lviei−1uvieiEw|V|−1HV|w|=2|E|+1
다른 방향의 경우,하자 에 대한 임의의 증인이 될 대부분에 길이 2 | 전자 | + 1 . 분명히, 각각의 e ∈ E 와 v ∈ V 는 w 에서 적어도 한 번 발생합니다 . 일반성을 잃지 않으면 서 각 e ∈ E 는 w 에서 최대 두 번 발생 하고 각 v ∈ V 는 정확히 한 번 발생 한다고 가정합니다 . 그렇지 않으면 w 에서 요소를 제거하여 더 짧은 증인을 찾을 수 있습니다 . 하자 H ⊆ E가 발생 모든 에지들의 집합wA2|E|+1e∈Ev∈Vwe∈Ewv∈VwH⊆E정확히 한 번 w . 위의 가정을 감안할 때, | 승 | = 2 | 전자 | − | H | + | V | .w|w|=2|E|−|H|+|V|
u e 1 e 2 … e k v 형식 의 의 연속 하위 문자열을 고려하십시오. 여기서 u , v ∈ V , e i ∈ E 입니다. 우리는 말을하는 U , Vwue1e2…ekvu,v∈Vei∈Eu,v 가 인접 해 . 만약 알 다음 전자 나 =이 { U는 , V } 때문에 전자 나 번만 발생 아직은 두 정점에 인접한 G . 따라서 최대 하나ei∈Hei={u,v}eiG H에 있을 수있다. 마찬가지로첫 번째 정점 이전 또는 마지막 정점 이후에는 w 에서 H의 모서리가 발생할 수없습니다.eiHHw
지금, 꼭짓점 | H | ≤ | V | − 1 . 거기서부터는 | 승 | ≥ 2 | 전자 | + 1 . 우리가 가정하기 때문에 | 승 | ≤ 2 | 전자 | + 1 , 우리는 평등을 얻습니다. 거기에서 우리는 얻을 | H | = | V | − 1 . 비둘기 구멍 원리에 따르면 H 의 가장자리가 있습니다.|V||H|≤|V|−1|w|≥2|E|+1|w|≤2|E|+1|H|=|V|−1H 인접한 각 정점 쌍 사이 . 나타내고 시간 1 시간 2 ... H N - 1 개 의 모든 요소 H 그들에 나타나는 순서 w . 그것은 v를 따릅니다wh1h2…hn−1Hw 의 해밀턴 경로 인 G . ◻v1h1v2h2…hn−1vnG□
해밀턴 경로의 존재를 결정하는 문제는 NP-hard이고 위의 감소는 다항식이기 때문에 원래의 문제는 NP-hard입니다.