P问题, NP问题, NPC问题, NP-hard问题
- 复杂度级别: 1)多项式级别O(n^k);2)非多项式级别,如,指数级O(a^n)和阶乘级别O(n!)。后者的复杂度无论如何都大于前者。
- 归约(约化):如果能找到这样一个多项式变换法则,对任意一个程序A的输入,都能按这个法则变换为程序B的输入,使两程序的输出相同,那么我们说,问题A可归约为问题B。
- 通俗解释:一个问题A可以归约为问题B指,可以用问题B的解法解决问题A,或者说,问题A可以“变成”问题B。
- 特点:“问题A可归约为问题B”有一个直观意义,B的时间复杂度高于或者等于A的时间复杂度,既,问题A不比问题B难。
- 性质:传递性。如果问题A可以归约为问题B,问题B可以归约为问题C,则问题A一定可以归约为问题C。
- P问题, NP问题, NPC问题, NP-hard问题的定义和相互关系
- P问题(polynomial):求解一个问题的时间复杂度是多项式级别
- NP问题(nondeterministic polynomial):可以在多项式时间里验证解是否正确的问题。定义NP问题的意义在于,如果一个问题不能在多项式时间验证,则这个问题一定没有多项式时间的算法。
- 图中某条路是否是Hamilton回路,可以在多项式时间验证,是NP问题图中
- 是否不存在Hamilton回路,不可以在多项式时间验证。
- NPC问题(nondeterministic polynomial complete):
- 定义:一个问题1)它是NP问题;2)所有的问题都可以约化到它,这样的问题称为NPC问题。
- 证明:1)先证明它是NP问题;2)再证明其中一个已知的NPC问题能约化到它(由约化的传递性,如果A能约化到B,则B的时间复杂度不低于A)。
- 特点:NPC问题目前没有多项式的有效解法,只能有指数级或阶乘级复杂度的算法搜索
- NP-hard问题(nondeterministic polynomial - hard):满足NPC问题的第2条但是不一定满足第1条。即使NPC问题获得了多项式级别的求解算法,NP-hard问题可能仍然找不到多项式级的算法。
- 他们之间的关系:
- P问题一定是NP问题,当前无法证明NP问题是否是P问题。但普遍认为P≠NP。于是NP问题包含P问题。
- NP问题可以归约为NPC问题,所以NP问题包含NPC问题
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