FO 속성은 언제 NL- 경도를 제거합니까?


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맥락 : 우리는 오직 digraph 만 고려한다. CYCLE을주기가있는 그래프의 언어로 지정하십시오. NL 완료 문제입니다. HASEDGE를 하나 이상의 모서리가있는 그래프의 언어로 설정하십시오. 그런 다음 사소한 는 더 이상 NL 하드가 아니며 CYCLE ∪ ¯ HASEDGE 는 그대로 유지됩니다.CYCLE∪HASEDGECYCLE∪HASEDGE¯

실제 문제 : 언어 는 여전히 NL-hard입니다.

CYCLE∪{(V,E):(∃u,v,x,y)[E(u,v)∧E(x,y)∧¬E(u,y)∧¬E(x,v)]}

질문 : 그래프의 어휘에서 FO 공식 는 CYCLE ∪ { ( V , E ) : ( V , E ) ⊨ ϕ } NL-hard? 이 속성은 결정할 수 있습니까?ϕ

CYCLE∪{(V,E):(V,E)⊨ϕ}

입력 해 주셔서 감사합니다!

답변:


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"실제 문제" 의 속성으로 전화하겠습니다 . 다음 매핑은 CYCLE 을 CYCLE ∪ NODIAG로 줄입니다 .NODIAGCYCLECYCLE∪NODIAG

소정의 경우 , 모든 정점 대체 V 에서 G를 두 카피가 v에 및 V ' , 그리고 에지가있는 경우 ( 유 , V ) 에서 E ,하자 G를 ' 가장자리가 ( U , V ) , ( u , v ' ) , ( u ' , v ) 및 ( u ' , v)G=(V,E)vGvv′(u,v)이자형지'(유,V),(유,V'),(유',V) . 이에 대한 모든 G 그래프 G ' 를 만족 ¬ NODIAG .(유',V')지지'¬NODIAG

또한, IFF에 사이클을 갖는 G가 있으므로,주기를 갖는 G ' 를 만족 CYCLE ∪ NODIAG IFF G satifies 사이클 . 따라서 사이클 ∪ NODIAG 는 NL-hard입니다.지'지지'주기∪NODIAG지주기주기∪NODIAG

나는 모든 보편적 인 재산에 대해 비슷한 구조가 작동한다고 생각합니다.


작업 해 주셔서 감사합니다 Jan! 그러나 NODIAG 구조가 G로 표시 되어도 건설이 끝날 때 AFAIU로 표시되므로 문제를 완전히 해결하지 못했습니다.
— Michaël Cadilhac

예, 그러나 무엇을. 건설 적용하도록 . 그렇다면 G ⊨ CYCLE , 다음 G ' ⊨ CYCLE , 따라서 G ' ⊨ CYCLE ∪ NODIAG . OTOH, 만약 G ⊭ CYCLE 다음 G ' ⊭ CYCLE , 따라서 G ' ⊭ CYCLE ∪ NODIAG . 따라서이 구조는 CYCLE 을 CYCLE ∪ NODIAG로 줄 입니다. G′⊨¬NODIAGG⊨CYCLEG′⊨CYCLEG′⊨CYCLE∪NODIAGG⊭CYCLEG′⊭CYCLEG′⊭CYCLE∪NODIAGCYCLECYCLE∪NODIAG
— 얀 요한센

1 월, 정말 죄송합니다. 제 질문의 말을 엉망으로 만들었습니다. 기술 된 하위 그래프는 EXCLUDED 그래프로 간주되었습니다. 이전 단어 를 사용하면 그래프가 NODIAG에서 벗어나려면 4 개의 새로운 노드 및 모서리 u → v , x → y , u → y 만 추가 하면됩니다. 다시 한 번 오타가 유감입니다. u,v,x,yu→vx→yu→y
— Michaël Cadilhac

(PS : 틀린 질문에 대해 당신에게 빚진 바와 같이, 여기에 목록에없는 멋진 제목을 가진 TCS 논문이 있습니다 : Tesson과
— Therien의

이 경우 모든 모서리에 새로운 정점을 추가하는 방법은 다음과 같습니다 에서 모든 e = ( u , v ) 를 ( u , v e ) 및 ( v e , v )로 바꿉니다 . 결과 그래프 G ' 는 G 가 순환 적이며 G 가 배제 된 구조를 갖지 않는다. BTW 그 목록을 더 이상 유지하지 않습니다. Ge=(u,v)(u,ve)(ve,v)G′G
— Jan Johannsen

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실제 문제는 FO에 있습니다. 존재한다면 테스트 , B , C , D ∈ V ( G ) 이되도록 ( , C ) , ( B , D ) ∈ E ( G가 ) 및 ( , D ) , ( B를 , C ) ∉ E ( G ) 는 분명히 FO입니다.a,b,c,d∈V(G)(a,c),(b,d)∈E(G)(a,d),(b,c)∉E(G)

이러한 없다고 가정 , B는 , (C)는 , (D)는 , 다음 G는 경우만 방향성 사이클 인정 G는 길이 방향의 두 개의 사이클을 인정한다. 이는 임의의 두 정점 사실로부터 추론 될 수 및 B 의 G 그 밖의 지역 N - ( ) 및 N - ( (B)가 ) 와 같은 것을 N - ( ) ⊆ N - ( B ) 또는 N -a,b,c,dGGabGN−(a)N−(b)N−(a)⊆N−(b) .N−(b)⊆N−(a)

따라서, 존재 여부를 확인하는 것으로 충분 , B ∈ V ( G ) 이되도록 ( , B ) , ( B를 , ) ∈ E ( G ) , FO되어있다.a,b∈V(G)(a,b),(b,a)∈E(G)

그래서, 인 C Y C L E ∪ N O D I G 경우만 ( ∃ , B , C , D ) [ ( E ( , B ) ∧ E ( C , D ) ∧ ¬ E ( a , d ) ∧ ¬ E ( b , c ) ) ∨GCYCLE∪NODIAG(∃a,b,c,d)[(E(a,b)∧E(c,d)∧¬E(a,d)∧¬E(b,c))∨(E(a,b)∧E(b,a))]


고마워 Adrien. 두 노드의 이웃이 비슷한 이유에 대해 논쟁을 추가하고 싶습니까? 누군가가 완전한 문제를 해결하는지 확인하기 위해 조금 기다릴 것이며, 아무도 나타나지 않으면 답을 찾을 것입니다.
— Michaël Cadilhac

나는 이웃들과 비교할 수 있다고 생각하지 않습니다. 예를 들어 모서리 ( a , c ) 및 ( b , d ) 가있는 4 개의 꼭짓점 의 그래프를보십시오 . 이 그래프를 만족 마이클 식이지만 N - ( ) = { C는 } 와 비교할 N - ( B ) = { D } . a,b,c,d(a,c)(b,d)N−(a)={c}N−(b)={d}
— Jan Johannsen

@Jan : 내가 실수하지 않으면 Adrien의 요점은 그래프가 두 번째 부분을 만족시키지 못하면 사이클이 있으면 길이가 2라는 것입니다. 그래프가 <i> 두 번째 부분을 만족시키지 않으면 </ i> 비교할 수 있습니다.
— Michaël Cadilhac
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