diff --git a/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex b/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex index bd9f835..2ad9fcd 100644 --- a/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex +++ b/Berechenbarkeits-KomplexTh/Berechenbarkeits-KomplexTh.tex @@ -30,6 +30,7 @@ \definecolor{darkblue}{rgb}{0,0,0.5} \definecolor{greenblue}{rgb}{0,0.5,0.5} \definecolor{lightgreen}{rgb}{0.25,.75,0.25} +\definecolor{lightblue}{rgb}{0.25,0.25,0.75} \renewenvironment{leftbar}[1]{% \def\FrameCommand{{{\vrule width #1\relax\hspace {8pt}}}}% @@ -52,6 +53,7 @@ \newcommand{\satz}{\textcolor{darkblue}{\textbf{Satz: }}} \newcommand{\bew}[1][]{\textcolor{greenblue}{\textbf{Beweis}}#1:} \newcommand{\bsp}{\textcolor{lightgreen}{\textbf{Bsp.: }}} +\newcommand{\beh}{\textcolor{lightblue}{\textbf{Beh.:}}} \newcommand{\rrfloor}{\right\rfloor} \newcommand{\llfloor}{\left\lfloor} @@ -1121,4 +1123,71 @@ \item Ham. Kreise in $G'$ müssen die Richtun gvon $G$ einhalten (oder komplett in Gegenrichtung). Andernfalls bleibt man stecken, z.\,B. bei $v^1$. \end{enumerate} + \underline{Unabhängige Knotenmenge (Independent Set (IS))} + + gegeben: \( G = (V,E), k \)\\ + gefragt: \( \exists I \subseteq V, \left|I\right| \ge k \)\\ + innerhalb von $I$ gibt es keine Kanten.:w + + \( IS \in NP \): rate $I\subseteq V, \left|I\right|=k $\\ + prüfe, ob $I$ unabhängig + + Deterministisch: durchlaufe alle $I\subseteq V$ mit $\left|I\right|=k$\\ + Es gibt $\binom{n}{k}$ solche Teilmengen.\\ + \(n^{\frac n2} \le \binom{n}{k}\le n^k\) + + \( 3-SAT \le^P IS \)\\ + Sei \( F(x_1,…,x_n) = c_1 \land c_2 \land … \land c_n\) in \(3-KNF\)\\ + Konstruiere Graph $G$ und $k$, so dass gilt \(F\in 3-SAT \Leftrightarrow (G,k) \in IS\) + + \bsp \( F = (x_1\lor x_2\lor x_3)\land(\overline{x_1}\lor \overline{x_2}\lor x_3) \land ( \overline{x_1}\lor x_2\lor \overline{x_3}) \)\\ + Verbinde zwischen allen \(C_i\) und \(C_j\) \( i\ne j\) komplimentäre Literale + + Beobachtung: eine unabhängige Menge $I$ in $G$ kann aus jedem Klauseldreieck höchstens 1 Knoten haben \(\Rightarrow \left|I\right| \le m \)\\ + \beh \( F \in 3-SAT \Leftrightarrow (G,m) \in IS \).\\ + \('\Rightarrow'\) Sei \( a=(a_1,…,a_n)\) erfüllende Belegung von $F$.\\ + Definiere $I$: wähle aus jedem Klausel-\(\triangle\) einen Knoten, dessen Literal Wert 1 hat.\\ + Im \bsp \( a=(1,0,0)\)\\ + \( \rightarrow I = \{x_1 \text{ aus } C_1, \overline{x_2}\text{ aus }C_2, \overline{x_3}\text{ aus } C_3 \}\)\\ + Dann ist $I$ unabhängig, da nie $x_i$ und $\overline{x_i}$ ausgewählt wurden (sonst wäre $a$ nicht erfüllbar) und nur diese durch Kanten verbunden sind. + + \('\Leftarrow'\) Sei $I$ unabhängig, \(\left|I\right|=m\).\\ + Dann muss $I$ nach obiger Beobachtung aus \underline{jedem} Klausel-\(\triangle\) genau einen Knoten haben.\\ + Konstruiere Belegung $a$ für F:\\ + Wähle aus Klausel-\(\triangle\) für \(C_i\) das Literal das in $I$ ist und gebe Wert 1.\\ + Noch nicht belegte Variablen können jetzt beliebig belegt werden. Diese Belegung erfüllt $F$, da keine komplementären Literale auftauchen. + + \underline{Clique} + + gegeben: \( G = (V,E), k\)\\ + gefragt: \( \exists C \subseteq V, \left|C\right| \ge k \)\\ + so dass je 2 Knoten in $C$ durch eine Kante verbunden sind. + + Clique \(\in NP\): rate \( C \subseteq V, \left|C\right|=k\) prüfe, ob $C$ Clique ist.\\ + \( IS =^P \) Clique\\ + Sei \(G,k\) Eingabe für $IS$.\\ + Konstruiere $G',k'$, so dass \( (G,k) \in IS \Leftrightarrow (G',k') \in\) Clique. + + Der \underline{Komplementgraph von G} ist \( \overline{G} = (V,\overline{E})\)\\ + D.\,h. \( \overline{E} = \{ (a,v) \mid (u,v) \not\in E \} \)\\ + Dann gilt: \( (G,k) \in IS \Leftrightarrow (\overline{G},k) \in \) Clique + + \underline{Knotenüberdeckung (Vortex Cover (VC))} + + gegeben: \( G = (V,E), k\)\\ + gefragt: \( \exists C\subseteq V, \left|C\right| \le k\), so dass \underline{jede} Kante in G mindestens einen Endpunkt in C hat. + + \( VC \in NP\): rate \( C \subseteq V, \left|C\right|=k\) prüfe, ob $C$ cover ist.\\ + \( IS \le^P VC\)\\ + Sei $G,k$ Eingabe für $IS$.\\ + Ziel: konstruiere \(G',k'\), so dass gilt: \( (G,k) \in IS \Leftrightarrow (G',k') \in VC \)\\ + D.\,h. \( G' = G \) und \( C = V-I = \overline{I} \)\\ + Dann gilt: \( (G,k) \in IS \Leftrightarrow (G,n-k) \in VC \) + + \underline{Dominating Set (DS)} + + Gegeben: \( G= (V,E), k\)\\ + Gefragt: \( \exists D \subseteq V, \left|D\right|\le k\)\\ + so dass für jeden Knoten $v\in V$ gilt: $v$ oder ein Nachbar von $v$ ist in $D$. + \end{document}