diff --git a/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex b/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex index 3ca4e33..9d7c9c9 100644 --- a/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex +++ b/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex @@ -1624,4 +1624,94 @@ &= \frac32 d(C^*) \end{align*} + \(\triangle\)TSP\\ + TSP ohne $\triangle$-Ungleichung:\\ + \includegraphics{bilder/tsp_dreieck_2.eps}\\ + \satz Sei $ c > o $ beliebig.\\ + $P \ne NP \Rightarrow $ es gibt keine $c$-Approximation für TSP. + + \bew Betrachte folgende Reduktion von $HAM \le^P TSP$.\\ + Sei $G = (V,E)$ ein Graph mit $|V| = n$.\\ + Konstruiere Eingabe für TSP mit $n$ Städte und Abständen $d$:\\ + \[ d(i,j) = \begin{cases}1,& \text{falls } (i,j) \in E \\ c * n, & \text{sonst} \end{cases} \] + \includegraphics{bilder/tsp_graph.eps} + + Dann gilt: + \begin{enumerate} + \item $G \in HAM \Rightarrow L^* = $ optimale Länge einer Rundreise $ = n$ + \item $G \not\in HAM \Rightarrow L^* \ge n-1 + c* n > c * n$ + \end{enumerate} + + Zeige: Wenn es einen Algorithmus $A$ gibt, eine $c$-Approximation an TSP, dann ist $HAM \in P$ und folglich ist dann $P = NP$. + + $A$ ist $c$-Approximation, d.\,h. sei L die Länge der TSP-Tour, die $A(n,d)$ berechnet, dann gilt: $L\le c * L^* $ + + Sei $G=(V,E)$ Eingabe für $HAM$. Reduziere $G$ wie oben zu $(n,d)$. Sei $L =$ Länge von $ A(n,d)$. + + Dann gilt: + \begin{enumerate} + \item $G\in HAM \Rightarrow L^* = n \Rightarrow L \le c * n $ + \item $G\not\in HAM \Rightarrow L^* > c*n \Rightarrow L > c * n $ + \end{enumerate} + + D.\,h. $G \in HAM \Leftrightarrow L \le c*n$\\ + $\Rightarrow HAM \in P$ + + \bsp Vertex Cover\\ + $P\ne NP \Rightarrow $ es gibt keine $c$-Approximation für $c<\frac{16}{15}$ + + \subsection{Subset Sum} + + Für Subset Sum git es eine Approximation, die auf Eingabe $(a_1,…,a_n,b,\epsilon), \epsilon > 0$ eine $(1+\epsilon)$-Approximation liefert.\\ + \includegraphics{bilder/subset_sum_opt.eps} + + Optimierungsversion: $I\le \{ 1,…,n\}$ sodass $ \sum\limits_{i\in I} a_i$ maximal und $\le b$ + + \section{PSPACE} + + $P \subseteq NP \subseteq \underline{\underline{PSPACE}} \le EXP$\\ + + \subsection{True Quantified Boolean Formular (TQBF)} + + $ \forall x \exists y (x \land \exists z (y \land z))$ + + Voll quantifizierte Formeln sind wahr oder falsch. + + $F(x_1,…,x_n) \in SAT $\\ + $\Leftrightarrow \exists x_1 \exists x_2 … \exists x_n F(x_1,…,x_n) \in TQBF$ + + $TQBF \in PSPACE$ + + \includegraphics{bilder/pspace_tqbf.eps} + + Stelle Formel als Schaltkreis dar und werte mittels Tiefensuche aus. Es gilt: $TQBF$ ist $PSPACE$-vollständig.\\ + Jede $QBF$-Formel lässt sich äquivalent umschreiben in $Q_1x_1Q_2x_2…Q_nx_n F(x_1,…,x_n)$ mit $Q_1 = \exists, Q_2 = \forall, …$ alternierend und $F$ in $3-KNF$ ist. (quantorenfrei) + + \underline{Geographie} + + Gegeben: Graph $G$, gerichtet.\\ + Knoten $S$ (Startknoten).\\ + Zwei Spieler ziehen Abwechselnd.\\ + Spieler I started in $S$ und zieht zu einem Nachbar von $S$. Dann zieht Spieler II, …\\ + Dann immer abwechselnd.\\ + Kein Knoten darf mehrfach besucht werden. Es verliert der Spieler, der nicht mehr Ziehen kann.\\ + $\textsc{Geo} = \{ (G,s) \mid $ es gibt eine Gewinnstrategie für Spieler I $\}$ + + $ TQBF \le^P \textsc{Geo}: F = \exists x_1 \forall x_2 … Q_nx_n (C_1 \land C_2 \land … \land C_m)$ + + Konstruiere $G,s$: + + \includegraphics{bilder/tqbf_geo.eps} + + \textsc{Geo} ist $PSPACE$-Vollständig + + Ebenso: + \begin{itemize} + \item $NFA$-Äquivalenz + \item Reguläre Ausdrücke-Äquivalenz + \end{itemize} + + $P\subseteq NP \subseteq PSPACE \subseteq EXP$\\ + Es ist $P \ne EXP$ + \end{document}