주어진 회로가 순열을 계산 하는지 결정


27

입력 비트와 출력 비트를 가진 회로가 의 순열을 계산 하는지 여부를 결정하는 것은 어떤 복잡성 입니까? 다시 말해, 에있는 모든 비트 열이 어떤 입력에 대한 회로의 출력인지 아닌가? 연구 된 문제처럼 보이지만 참조를 찾을 수 없습니다. nn{0,1 } n {0,1 } nNC0nn{0,1}n{0,1}n


1
명백한 한계는 이며 이는 (함수가 주입 형인지 확인). PcoNPP
Kaveh

"NC0 회로"는 무엇을 의미합니까? 일반적인 문구는“NC0 회로 회로”로, (아마도 불행히도) 종종“NC0 회로”로 축약되지만 귀하의 질문에 NC0 회로 회로를 의미한다고 생각하지 않습니다.
츠요시 이토

1
으로 회로, I는 회로의 각 출력 비트는 입력 비트 정수 번호에만 의존한다는 것을 의미한다. NC0
QiCheng

3
예, 가족에 대해 묻고 있습니다. 보다 명확하게하기 위해 을 변경하면 모든 출력 비트 는 제품군에서 입력 비트 에만 의존합니다 . N C 0 5 5NC0NC505
QiCheng

1
이것은 귀하의 질문에 대답하지 않지만 문제가 일반화되어 각 출력 비트가 O (log n) 입력 비트에 의존 할 수 있다면 문제는 Turing reducibility에서 coNP-complete라고 생각합니다. 이것은 2 차원 셀룰러 오토마타의 각 셀을 O (log n)-비트 이진 스트링으로 표현함으로써 2 차원 셀룰러 오토마타의 유한 가역성의 CoNP- 완전성 ( Durand 1994 ) 으로부터 온다 .
Tsuyoshi Ito

답변:


29

경도

질문에 대한 귀하의 의견에 따라, 각 출력 비트가 최대 k 개의 입력 비트에“NC 0 k 회로 ” 에 의존하는 회로를 호출합니다 .이 용어를 사용하면 NC 0 5 회로의 경우 문제가 coNP- 완전 합니다. 즉, 다음과 같은 문제는 coNP-complete입니다.

: 부울 회로 CN 개의 입력 비트들과 n은 각각의 출력 비트가 최대 다섯 개의 입력 비트에 따라 출력 비트.
질문 : {0,1} n 에서 자체로 의 매핑 이 C bijective에 의해 계산 됩니까?

Kaveh가 언급했듯이 각 출력 비트가 의존하는 입력 비트 수에 제한이 없더라도 coNP로 명확하게 나타납니다. coNP- 경도를 증명하기 위해 현재 문제의 보완으로 3SAT를 줄입니다. 축소에 대한 핵심 아이디어는 Durand의 논문 [Dur94]에 사용 된 것과 동일하지만 질문에 대한 의견에서 언급했지만 전체 축소는 훨씬 간단합니다.

n 개의 변수와 m 개의 절이 있는 3CNF 공식 φ 가 주어지면 다음 과 같이 ( n + m ) 입력 비트와 ( n + m ) 출력 비트로 부울 회로 C 를 구성 합니다. 입력 비트는 x 1 ,…, x n , y 1 ,…, y m으로 , 출력 비트는 x1 ,…, xn , z 1 ,…, z m 으로 레이블을 지정합니다 . 우리는 입력 비트 x1 ,…, x nφn 변수에 대한 진리 할당을 지정합니다 .

  • 1 ≤ in의 경우 x ' i = x i 입니다 . 즉, 첫 번째 n 비트 입력은 항상 첫 번째 n 비트 출력으로 복사됩니다 .
  • 1≤ im 의 경우, φi 번째 절이 충족되면 z i = y iy i +1 이며 아래 첨자는 modulo m 으로 해석 됩니다. 그렇지 않으면 z i = y i 입니다.

각 출력 비트는 최대 5 개의 입력 비트에 의존합니다. I의 감소의 정확성을 증명을 생략하지만, 핵심 아이디어 (I는 [Dur94]에서 차용) 경우이다 φ가 만족할 수 있으며, 입력 비트 (X) (1) , ..., X가 N 을 만족 과제로 설정 φ 이어서, m 출력 비트 Z 1 , ..., Z m은 짝수 패리티를 갖도록 제한되고, 따라서 회로는 치환되지 않을 수있다. 한편, 입력 비트 x 1 ,…, x n 이 만족스럽지 않은 φ 할당으로 설정되면 출력 비트 z1 ,…, z m 은 무엇이든 설정할 수 있습니다. 이 때문에 φ 가 만족스럽지 않으면 회로는 순열입니다.

추적 성

다루기 쉬운면에서는 NC 0 2 회로의 경우 P에 문제가 있습니다. 이것은 다음과 같이 표시됩니다. 일반적으로 순열에 대한 부울 회로의 각 출력 비트는 균형을 이룹니다 . 즉, 입력 문자열의 정확히 절반이 출력 비트를 1로 설정합니다. 그러나 {0,1} 2 에서 {0,1}까지의 모든 균형 부울 함수 는 affine입니다 . 즉, 단일 입력 비트의 사본, 두 입력 비트의 XOR 또는 이들의 부정. 따라서 먼저 각 출력 비트가 균형을 이루고 있는지 확인한 다음 가우시안 제거로 bijectivity를 확인할 수 있습니다.

NC 0 3 회로 또는 NC 0 4 회로 의 경우 복잡성을 모릅니다 .

참고 문헌

브루노 듀랑. 2D 셀룰러 오토마타의 반전 : 일부 복잡한 결과. 이론적 컴퓨터 과학 , 134 (2) : 387–401, 1994 년 11 월. DOI : 10.1016 / 0304-3975 (94) 90244-5 .


3
NC ^ 0_3 회로의 경우에 대한 후속 질문을 게시했습니다 .
이토 쓰요시
당사 사이트를 사용함과 동시에 당사의 쿠키 정책개인정보 보호정책을 읽고 이해하였음을 인정하는 것으로 간주합니다.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.