Problemy, o których wiadomo, że nie są kompletne z PSPACE

12

Jakie są problemy z następującymi właściwościami:

1) są ograniczeniem (prawdopodobnie dobrze znanych) problemów, które są kompletne z PSPACE;

2) wersje ograniczone są w PSPACE, ale jest to otwarty problem, jeśli są one kompletne (lub nawet jeśli są trudne w wersji NP).

Cztery przykłady z „puzzli i C.”:

  • Złożoność 1x1 Godziny szczytu [1] (PSPACE-complete dla bloków o rozmiarze 2x1);
  • [ ROZWIĄZANE ] Złożoność płaskiego tasowania metra [1] (PSPACE-complete nawet dla płaskich grafów, szkic papieru można pobrać tutaj );
  • Złożoność Lunar-Lockout bez stałych bloków [1] (PSPACE-complete ze stałymi blokami);
  • (nie tak znany) Złożoność (mojego) problemu z siecią przełączającą (jest to ograniczenie PSBiO-Complete Sokoban, NP-hard w przypadku niepłaskim, patrz to pytanie i odpowiedzi na temat cstheory ).

Jeśli masz wiele, pogrupuj je według tematów.

[1] Robert A. Hearn, Erik D. Demaine: Gry, łamigłówki i obliczenia. AK Peters 2009, ISBN 978-1-56881-322-6, s. I-IX, 1-237

Marzio De Biasi
źródło
1
Prawie każdy problem związany z PSPACE ma wiele specjalnych przypadków, o których nikt nie zadał sobie trudu. Jak zdefiniujesz otwarty problem ?
RB
@RB: „otwarty problem” problem, który jest obecnie badany (lub był badany, cytowany kilka razy, ...), a badacze uważają, że byłoby interesujące rozwiązać (przynajmniej ukształtować granicę problemów z PSPACE) ... w cieniu demona P vs PSPACE :-).
Marzio De Biasi,
1
TAUT jest ograniczoną wersją QBF i jest to otwarty problem, niezależnie od tego, czy jest to PSPACE, czy NP-hard, więc spełnia wszystkie wymagania, ale jakoś nie sądzę, że jest we właściwym duchu.
Emil Jeřábek
@ EmilJeřábek: QBF ograniczony do skończonej liczby kwantyfikatorów może być w duchu (tj. PH kontra PSPACE) ... ale jest to skok od „nieskończonego do skończonego”; Bardziej interesują mnie ograniczenia skończonych „struktur” problemu.
Marzio De Biasi,

Odpowiedzi:

11

Nie jestem pewien, czy to pasuje do twojego pojęcia ograniczenia, ale proszę bardzo.

„Problem minimalnego rozmiaru obwodu QBF-oracle”: biorąc pod uwagę tabelę prawdy funkcji boolowskiej i parametru k, czy istnieje obwód wielkości co najwyżej k obliczający funkcję na podstawie AND, OR, NOT i QBF? (Bramka QBF interpretuje swój ciąg wejściowy jako w pełni kwantyfikowaną boolowską formułę F, a wynikiem jest 1, jeśli F jest prawdą.)

Problem jest zdecydowanie związany z PSPACE, o którym wiadomo, że jest kompletny w ramach redukcji ZPP, ale nie jest znany z deterministycznych wielomianowych redukcji czasu. Prawdopodobnie nie jest to kompletne PSPACE pod ograniczeniami przestrzeni logicznej! Zobacz Allender, Holden i Kabanets .

Ryan Williams
źródło
7+o(1)
(Powinienem był o tym wspomnieć wcześniej, ale) Mam teraz pytanie dotyczące przypadku k = 7 na tej stronie.
5

Poniższy problem jest jakoś podwójnie zgodny z tym wymaganiem ...

rrL(r)L(r)rΣ

L(r)=L(r)

r1rnrie=(w1++wm)wjee+e?ea(b+cd)(ab+cde+f)d?

Ograniczanie łańcuchowych wyrażeń regularnych jest wciąż pełne dla PSPACE, ale równoważność wyrażeń regularnych łańcuchów jest niejasna (chociaż wiadomo, że jest twarda na CoNP i w PSPACE).

Nawiasem mówiąc, górna granica PSPACE łatwo podąża za tłumaczeniem wyrażeń na NFA i niedeterministycznym szukaniem przeciwnego przykładu: zgadnij ciąg liter po literze i śledź zestawy stanów, do których można dotrzeć w NFA.

Thomas S.
źródło
2

gry z zaledwie 2 przyciskami i 2 drzwiami, w których wszystkie drzwi są początkowo zamknięte:

„Poziomy” są skończonymi podgrafami planarnej siatki . Wierzchołki są identyfikowane jako jeden z [start, przycisk, pusty, drzwi, koniec]. Każdy wierzchołek drzwi ma zestaw przycisków otwierających i zestaw przycisków zamykających. K-drzwi to drzwi, które są kontrolowane za pomocą co najwyżej k przycisków, a a przycisk k to przycisk, który kontroluje co najwyżej k drzwi. Ilekroć na wierzchołku przycisku można nacisnąć przycisk, który otwiera drzwi, dla których przycisk jest przyciskiem otwierającym, i zamyka drzwi, dla których przycisk jest przyciskiem zamykającym. Celem jest przejście od wierzchołka początkowego do wierzchołka końcowego bez wchodzenia na zamknięte drzwi.


Takie poziomy można wyraźnie rozwiązać w FPSPACE, a ich rozwiązanie jest trudne w FNPSPACE,
nawet gdy [każde drzwi mają dokładnie jeden przycisk otwierania i dokładnie jeden przycisk zamykania]
i [każdy przycisk otwiera dokładnie jedne drzwi i zamyka dokładnie jedne drzwi].
Z drugiej strony w tym dokumencie stwierdzono, że „Problemem otwartym jest to, czy gra z
2 przyciskami i 2 drzwiami jest trudna do gry w PSPACE, gdy wszystkie drzwi są początkowo zamknięte”.


Twardość FNPSPACE, gdy wszystkie drzwi są początkowo zamknięte, zostanie odzyskana, jeśli dokładnie jeden z każdego z warunków z poprzedniego akapitu zostanie zmieniony na jeden z następujących sposobów:

zezwól, aby drzwi miały 2 przyciski otwierania (oprócz 1 przycisku zamykania)
lub
pozwól przyciskom zamknąć 2 drzwi (oprócz otwarcia 1 drzwi)

.


Strona 10 z tego papieru pokazuje, że określenie wypłacalność jest NC1 -hard nawet bez guzików i
bez drzwi.W przeciwnym razie nie znam wyników twardości dla rozwiązywania poziomów z 2 przyciskami
i 2 drzwiami, gdy wszystkie drzwi są początkowo zamknięte (nawet bez dokładnie jednego z każdych warunków).


źródło
Czy masz prosty dowód lub odniesienie do twardości wersji przeciwstawnej znakom (gdzie każdy przycisk otwiera jedne drzwi i zamyka kolejne, a każde drzwi otwiera się jednym przyciskiem, a zamyka innym)?
Jonas Kölker
Nie, chociaż zdaję sobie sprawę, że wiem, jak pokazać twardość, nawet gdy wszystkie drzwi zaczną się zamykać, co prawdopodobnie opublikuję w tym roku.
Myślę, że mam pomysł, jak to zrobić. Czy wyślesz mi kopię swojego rękopisu, gdy zostanie zaakceptowany? Chciałbym porównać pomysły :-) [Dotyczy: twardości przeciwnej znakowi, IINM redukcja w papierze Bloxorz jest przeciwna
znakom
Tak.