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解析网友姜咏江的“k-CNF-SAT子句消去法”

已有 3542 次阅读 2015-7-24 23:38 |个人分类:不确定性问题和算法讨论|系统分类:科研笔记| K-SAT

网友姜咏江提出“k-CNF-SAT子句消去法”,认为其算法的时间复杂度是“多项式时间”,从而一举解决了K-SAT问题。我们认为其中存在双重错误,一方面,模糊了“多项式时间”的“立场”,将多项式时间解决的“一维数组的搜索问题”(P)混淆为“K(K>=3)-SAT问题”(NP);另一方面,将解决若干K-SAT问题实例混淆为解决K-SAT问题。所以,此“消去法”不过是演示了P=P,并非“证明”P=NP。

为解析此“消去法”,我们将之与普通的“穷举法”进行对比,并借用一个3变元的2SAT的实例来说明之。

一,网友姜咏江的“消去法”

用子句消去计数法求解k-CNF-SAT问题算法如下(见http://blog.sciencenet.cn/blog-340399-905817.html):

(0)设立n元单侧计数器:x1’x2’x3’…xn-1’xn’[],x1’x2’x3’…xn-1’xn [],…, x1x2x3…xn-1xn [],共计2n个。计数器后面的方括号内放k个变量都在其中的子句数。计数器初值为0。

(1)去掉值总为1的恒一子句,则n元k-CNF的子句最多剩有。

  从前到后检查每个子句,并将k个变量都在某计数器中的计数器加1。这一过程显然是多项式时间。

(2)计数后,寻找计数器为0的计数器名称,以其每个变量表示的反码取值,得到的n位二进制数就是这个k-CNF-SAT的全部解。

(3)若没有计数器值为0,则表示此k-CNF-SAT无解。

例子:f(x1, x2, x3)=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3),求满足f(x1, x2, x3)=1的解。

3个变元x1x2x3有2^3=8个计数器,对应3个变元的8个赋值,计数器的名称用对应的3个变元或变元的非表示:

000 x1’x2’x3’    [0]

001 x1’x2’x3    [0]

010 x1’x2x3’    [0]

011 x1’x2x3    [0]

100 x1x2’x3’    [0]

101 x1x2’x3    [0]

110 x1x2x3’    [0]

111 x1x2x3    [0]

对每个子句,并将2个变量或变元的非都在某计数器中的计数器加1:

(x1v x2)

000 x1’x2’x3’    [0]

001 x1’x2’x3    [0]

010 x1’x2x3’    [0]

011 x1’x2x3    [0]

100 x1x2’x3’    [0]

101 x1x2’x3    [0]

110 x1x2x3’    [1]

111 x1x2x3    [1]

(¬x2 v x3)

000 x1’x2’x3’    [0]

001 x1’x2’x3    [1]

010 x1’x2x3’    [0]

011 x1’x2x3    [0]

100 x1x2’x3’    [0]

101 x1x2’x3    [1]

110 x1x2x3’    [1]

111 x1x2x3    [1]

(¬x1v x3)

000 x1’x2’x3’    [0]

001 x1’x2’x3    [2]

010 x1’x2x3’    [0]

011 x1’x2x3    [1]

100 x1x2’x3’    [0]

101 x1x2’x3    [1]

110 x1x2x3’    [1]

111 x1x2x3    [1]

寻找计数器为0的计数器名称,以其每个变量表示的反码取值,得到的3位二进制数就是这个2-CNF-SAT的全部解:

-000 x1’x2’x3’[0]

计数器真值000取反111,满足f=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3)=(1)(1)(1)。

-010x1’x2    x3’[0]

计数器真值010取反 101,满足f=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3)=(1)(1)(1)。

-100x1    x2’x3’[0]

计数器真值100取反 011,满足f=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3)=(1)(1)(1)。

二,普通的“穷举法”

现在用普通的“穷举法”求解此实例,算法从3个变元的8个赋值出发,验证每个赋值是否能满足f:

000 x1’x2’x3’

f=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3)=(0)(1)(1)=0

001 x1’x2’x3

f=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3)=(0)(1)(1)=0

010 x1’x2x3’

f=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3)=(1)(0)(1)=0

011 x1’x2x3

f=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3)=(1)(1)(1)=1

100 x1x2’x3’

f=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3)=(1)(1)(0)=0

101 x1x2’x3

f=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3)=(1)(1)(1)=1

110 x1x2x3’

f=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3)=(1)(0)(1)=0

111 x1x2x3

f=(x1v x2)(¬x2 v x3)(¬x1v x3)=(1)(1)(1)=1

同样可以得出f的三个解:

-011 x1’x2x3

-101 x1x2’x3

-111 x1x2x3

三,解析网友姜咏江的“消去法”

由此可见,网友姜咏江的“消去法”实际上只是普通的“穷举法”,其“算法执行时间”=c*2^n,c是子句的个数。

可以从二个不同的角度,解读“消去法”的“算法时间复杂度”:

1,若称“消去法”的时间复杂度是“多项式时间”:O(m),m=2^n,那么,是相对于整个真值表而言的,换句话说,问题的规模是真值表的大小。在这种情况下,此“消去法”本质是在一维数组的真值表中搜索满足某性质的元素,而“一维数组的搜索问题”不过是一个普通的P问题而已,存在着“多项式时间”算法。

2,若称“消去法”的时间复杂度是“指数时间”:O(2^n),那么,是相对于K-SAT的合取范式而言的,问题的规模是n个变元,故此“消去法”可看作是求解若干KSAT实例的算法,但算法的时间复杂度是“指数时间”,而非“多项式时间”,故不能将此算法一般化为求解K-SAT问题。

也就是说,网友姜咏江认为解决了P=NP,不过是在演示P=P,与真正的NP无涉。




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