Czy algorytm quasiipolomialnego czasu Babai faktycznie generuje izomorfizm?

13

Mam (mam nadzieję, że proste, może głupie) pytanie na przełomowy artykuł Babai, który pokazuje, że jest quasipolynomial.GI

Babai pokazał, jak stworzyć certyfikat, że dwa wykresy dla są izomorficzne, z czasem quasipolynomial in.i { 1 , 2 } v = | V i |Gi=(Vi,Ei)i{1,2}v=|Vi|

Czy Babai rzeczywiście pokazać , jak znaleźć element że permutacji wierzchołków do , czy certyfikat jedynie istnienie-stwierdzenie?G 1 G 2πSvG1G2

Jeśli wyrocznią mówi mi, że i są izomorficzne, czy nadal muszę przejrzeć wszystkiepermutacje wierzchołków?G 2 v !G1G2v!

Pytam, ponieważ myślę również o równoważności węzłów. O ile mi wiadomo, nie jest to znane, ale powiedzmy, że wykrywanie unknot było w . Właściwie znalezienie sekwencji ruchów Reidemeister, które rozwiążą węzeł, może jeszcze potrwać wykładniczo ...P

Znaki
źródło

Odpowiedzi:

28

Te problemy są wielomianowo równoważne. Rzeczywiście, załóżmy, że masz algorytm, który może zdecydować, czy dwa wykresy są izomorficzne, czy też nie, i twierdzi, że są. Dołącz klikę o rozmiarze do dowolnego wierzchołka każdego wykresu. Sprawdź, czy uzyskane wykresy są izomorficzne, czy nie. Jeśli tak, to możemy stwierdzić, że istnieje izomorfizm, który odwzorowuje odpowiednie wierzchołki względem siebie, a zatem możemy je usunąć. Powtarzając ten test razy, możemy znaleźć (możliwy) obraz dla dowolnego wierzchołka. Następnie dołączamy kolejną klikę, tym razem o rozmiarze do (innego) dowolnego wierzchołka każdego oryginalnego wykresu i postępujemy jak poprzednio itp. W końcu otrzymamy dwa wykresy, które są izomorficzne, z klikami o rozmiarzen n + 2 n + 1 , n + nn+1nn+2n+1,n+n zwisające z ich wierzchołków, co czyni izomorfizm wyjątkowym.

domotorp
źródło
1
Dzięki! Czy podobne gadżety działałyby, by pokazać zestaw ruchów Reidemeistera, które wiążą dwa węzły, biorąc pod uwagę, że są one sobie równe, czy też nie jest to znane?
Mark S
3
Wątpię, ponieważ w tym przypadku nie widzę sposobu na „zrujnowanie” możliwego rozwiązania.
domotorp
17

Bardziej konkretnie dla algorytmu Babai: tak, algorytm nie tylko znajduje izomorfizm, ale także generatory grupy automorfizmów (a zatem skutecznie znajduje wszystkie izomorfizmy) jako część algorytmu, to znaczy bez zmniejszenia odpowiedzi domotorp.

Pod względem decydowania o istnieniu izomorfizmu (odpowiednio, cofanie węzłów) w porównaniu do faktycznego jego znalezienia, słowem kluczowym do wyszukania jest „wyszukiwanie vs decyzja” lub „wyszukiwanie do zmniejszenia decyzji” („ograniczenie wyszukiwania do decyzji” itp.). Taka redukcja znana jest z izomorfizmu grafów, a także z problemów związanych z NP-zupełnością, ale jest otwartym pytaniem o więcej struktur algebraicznych, takich jak grupy, i, jak sądzę, węzłów, właśnie dlatego, że nie wiemy, jak dodać „gadżety” „jak w odpowiedzi domotorp.

Joshua Grochow
źródło