NP, NP- complete和NP- hard的区别是什么?
我知道网上有很多资源。我想读一下你的解释,原因是它们可能与外界的解释不同,或者有一些我不知道的东西。
NP, NP- complete和NP- hard的区别是什么?
我知道网上有很多资源。我想读一下你的解释,原因是它们可能与外界的解释不同,或者有一些我不知道的东西。
当前回答
这是对问题的非正式回答。
3233可以写成另外两个大于1的数的乘积吗?有没有办法绕过Königsberg的七座桥而不经过任何一座桥两次?这些问题都有一个共同的特点。如何有效地确定答案可能并不明显,但如果答案是“是”,那么就有一个简短而快速的证明。在第一种情况下,61的非平凡因式分解(53是另一个质因数);第二种是通过桥梁的路线(符合约束条件)。
决策问题是一组答案为“是”或“否”的问题,这些问题只在一个参数上有所不同。假设问题COMPOSITE={"Is n Is COMPOSITE ": n是一个整数}或EULERPATH={"图G有欧拉路径吗?": G是有限图}。
现在,有些决策问题即使没有明显的算法,也可以用在高效的算法上。250多年前,欧拉发现了一种有效的算法来解决“Königsberg的七座桥”这样的问题。
另一方面,对于许多决策问题,如何得到答案并不明显,但如果你知道一些额外的信息,如何证明你得到了正确的答案就很明显了。COMPOSITE是这样的:试除法是显而易见的算法,它很慢:要分解一个10位数的数,你必须尝试10万个可能的除数。但是,例如,有人告诉你61是3233的除法,简单的长除法是一种有效的方法来证明他们是正确的。
复杂性类NP是一类决策问题,其中“是”的答案有简短的陈述,快速检查证明。像复合。重要的一点是,这个定义并没有说明问题有多难。如果你有一个正确有效的方法来解决一个决策问题,只要写下解决方案中的步骤就足够了。
算法的研究仍在继续,新的聪明的算法一直在被创造出来。一个你今天可能不知道如何有效解决的问题,明天可能会有一个有效的解决方案(如果不是明显的)。事实上,直到2002年,研究人员才找到了一个有效的COMPOSITE解决方案!有了这些进步,人们真的想知道:这一点关于简短的证明只是一种幻觉吗?也许每个适合有效证明的决策问题都有有效的解决方案?没有人知道。
也许这个领域最大的贡献来自于发现一类特殊的NP问题。通过摆弄电路模型进行计算,斯蒂芬·库克发现了一个NP类型的决策问题,可以证明,这个问题比任何其他NP问题都难,甚至更难。布尔可满足性问题的有效解决方案可以用于创建NP中任何其他问题的有效解决方案。不久之后,理查德·卡普(Richard Karp)证明了其他一些决策问题也可以达到同样的目的。这些问题在某种意义上是NP中“最难”的问题,被称为NP完全问题。
当然,NP只是一类决策问题。许多问题不是自然地以这种方式表述的:“找到N的因子”,“找到图G中访问每个顶点的最短路径”,“给出一组变量赋值,使以下布尔表达式为真”。尽管人们可能非正式地将一些这样的问题称为“NP问题”,但从技术上讲,这并没有多大意义——它们不是决策问题。其中一些问题甚至可能具有与NP完全问题相同的力量:对这些(非决策)问题的有效解决方案将直接导致对任何NP问题的有效解决方案。像这样的问题被称为np困难。
其他回答
找到一些有趣的定义:
对于这个特别的问题有很好的答案,所以没有必要写我自己的解释。所以我会试着提供关于不同类型计算复杂度的优秀资源。
对于那些认为计算复杂度只是关于P和NP的人来说,这里有关于不同计算复杂度问题的最详尽的资源。除了OP提出的问题,它还列出了大约500种不同类型的计算问题,并给出了很好的描述,还列出了描述这类问题的基础研究论文。
NP完全问题是那些既NP- hard又属于NP复杂度类的问题。因此,为了证明任何给定的问题是NP完全的,你需要证明这个问题既是NP问题,又是NP难问题。
NP复杂度类的问题可以在多项式时间内非确定性地解决,NP复杂度类问题的可能解(即证书)可以在多项式时间内验证其正确性。
k团问题的非确定性解的一个例子是这样的:
1)从图中随机选择k个节点
2)验证这k个节点组成了一个团。
上述策略在输入图的大小上是多项式,因此k团问题属于NP。
注意,所有在多项式时间内确定可解决的问题也都属于NP。
说明一个问题是np困难的通常包括使用多项式时间映射从其他np困难问题减少到你的问题:http://en.wikipedia.org/wiki/Reduction_(complexity)
我四处寻找,看到了许多冗长的解释。 这里有一个小图表,总结起来可能有用:
请注意难度是如何从上到下递增的:任何NP都可以简化为NP完全,任何NP完全都可以简化为NP困难,所有这些都需要P(多项式)时间。
如果你能在P时间内解决一个更难的问题,那就意味着你找到了如何在P时间内解决所有更简单的问题的方法(例如,证明P = NP,如果你知道如何在P时间内解决任何NP-完全问题)。
____________________________________________________________ | Problem Type | Verifiable in P time | Solvable in P time | Increasing Difficulty ___________________________________________________________| | | P | Yes | Yes | | | NP | Yes | Yes or No * | | | NP-Complete | Yes | Unknown | | | NP-Hard | Yes or No ** | Unknown *** | | ____________________________________________________________ V
“是”或“否”条目说明:
同样是P的NP问题可以在P时间内解决。 ** np -难问题,也是np -完全问题,在P时间内可验证。 *** np -完全问题(所有这些都构成了NP-hard的子集)可能是。其余的NP困难则不是。
我还发现这个图非常有用,可以看到所有这些类型是如何相互对应的(请更加注意图的左半部分)。
根据我的理解,np-hard问题并不比np-complete问题“更难”。事实上,根据定义,每个np完全问题都是:
在NP np-hard
——介绍。Cormen, Leiserson, Rivest, and Stein所著的算法(3ed),第1069页
条件1。和2。翻译成英语:
语言L在NP中,和 每一种NP语言都是多项式时间可约化为语言L。