Кіріспе

Қатынастардың шекті жиыны полиномиялық уақытта немесе НП-толық проблемаларға әкелгенде, компьютерлік күрделілік теориясында, компьютер ғылымының бір саласы, Томас Джером Шефер дәлелдеген Шафердің дихотомия теоремасы, Бульдік домендегі S қатынастары жиынының полиномиялық уақытта немесе НП-толық проблемаларға әкелуі үшін қажетті және жеткілікті шарттарды белгілейді. Бұл теорема дихотомиялық деп аталады, себебі S анықтаған мәселенің күрделілігі P класында немесе NP-толық болады, Ладнер теоремасы бойынша белгілі аралық күрделілік кластарына (P ≠ NP болған жағдайда) қарсы. Шафердің дихотомия теоремасының арнайы жағдайларына SAT-тың (Булдық қанағаттандыру мәселесі) НП-толықтығы және оның екі танымал түрі – 1-in-3 SAT және тең емес 3SAT (көбінесе NAE 3SAT деп белгіленеді) жатады. Шындығында, SAT-тың осы екі түрі үшін Шафердің дихотомия теоремасы олардың монотондық түрлерінің (айнымалылардың жоғалуына рұқсат етілмейтін) де НП-толық екенін көрсетеді.

Жалпылау

Талдау кейіннен нақтырақ жақсартылды: CSP(Γ) ко-NLOGTIME, L толық, NL толық, ⊕L толық, P толық немесе NP толық жағдайда шешіледі, және Γ берілген кезде, осы жағдайлардың қайсысы орын алатынын полиномиалдық уақытта анықтауға болады. Шефердің дихотомия теоремасы да Бульдік логиканың орнына графтардың пропозициялық логикасын қолдану үшін жалпыланды.

Қатысушы жұмыстар

Егер мәселе #CSP(Γ) арқылы белгіленетін шешімдер санын санау болса, онда Крейню мен Германның екілік домені үшін ұқсас нәтиже бар. Атап айтқанда, Бульдік домендегі S қатынастарының шекті жиынтығы, егер S-тегі әрбір қатынас аффиндік формулалардың конъюнкциясына эквивалентті болса, полиномиалдық уақытта есептелетін қанағаттандыру мәселесін анықтайды. Γ болсын Бульдік домендегі шекті шектеу тілі. Егер #CSP(Γ) мәселесі полиномиалдық уақытта есептелетін болса, онда Γ Мальцев операциясын полиморфизм ретінде қамтиды. Әйтпесе, #CSP(Γ) мәселесі #P-толық болады. Мальцев операциясы m – бұл мына теңдікті орындайтын үштік операция. Мальцев операциясының мысалы – Шафердің жоғарыдағы дихотомия теоремасының қазіргі алгебралық тұжырымдамасындағы Азшылық операциясы. Осылайша, егер Γ Азшылық операциясын полиморфизм ретінде қамтитын болса, онда CSP(Γ) мәселесін полиномиалдық уақытта шешу ғана емес, сонымен қатар #CSP(Γ) мәселесін полиномиалдық уақытта есептеу де мүмкін. Бульдік айнымалылар үшін барлығы 4 Мальцев операциясы бар, олар мен мәндерімен анықталады. Кем симметриялық операцияның мысалы келтірілген. Басқа домендерде, мысалы, топтарда, Мальцев операцияларының мысалдары және болып табылады. Үлкен домендер үшін, тіпті үштік домен үшін де, Γ үшін Мальцев полиморфизмінің болуы #CSP(Γ) мәселесінің шешілуі үшін жеткіліксіз шарт болып табылады. Дегенмен, Γ үшін Мальцев полиморфизмінің болмауы #CSP(Γ) мәселесінің #P-қаттылығын білдіреді.