Qué sabemos sobre RP co-rp?

¿Qu´e sabemos sobre RP ∩ co-RP? Tenemos que PTIME ⊆ RP ∩ co-RP ¿Podemos demostrar que PTIME = RP ∩ co-RP? IIC3810 – Complejidad probabil´ıstica 3

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¿Qu´e sabemos sobre RP ∩ co-RP?

Tenemos que PTIME ⊆ RP ∩ co-RP ¿Podemos demostrar que PTIME = RP ∩ co-RP?

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Complejidad probabil´ıstica

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¿Qu´e sabemos sobre RP ∩ co-RP?

Tenemos que PTIME ⊆ RP ∩ co-RP ¿Podemos demostrar que PTIME = RP ∩ co-RP? !

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Este es un problema abierto

Complejidad probabil´ıstica

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¿Qu´e sabemos sobre RP ∩ co-RP?

Tenemos que PTIME ⊆ RP ∩ co-RP ¿Podemos demostrar que PTIME = RP ∩ co-RP? !

Este es un problema abierto

Pero podemos demostrar que para cada problema en RP ∩ co-RP existe un algoritmo que lo decide en tiempo polynomial esperado.

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Complejidad probabil´ıstica

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Un algoritmo de tiempo polinomial esperado

Sea L ∈ RP ∩ co-RP con alfabeto Σ

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Complejidad probabil´ıstica

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Un algoritmo de tiempo polinomial esperado

Sea L ∈ RP ∩ co-RP con alfabeto Σ

Entonces existen MTs probabil´ısticas M1 y M2 tales que: ! tM1 (n) es O(nk ) y para cada w ∈ Σ∗ : ! !

Si w ∈ L, entonces Pr(M1 acepte w ) ≥ 34 Si w ∈ ̸ L, entonces Pr(M1 acepte w ) = 0

! tM2 (n) es O(nℓ ) y para cada w ∈ Σ∗ : ! !

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Si w ∈ L, entonces Pr(M2 acepte w ) = 1 Si w ∈ ̸ L, entonces Pr(M2 rechace w ) ≥ 34

Complejidad probabil´ıstica

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Un algoritmo de tiempo polinomial esperado Sea g (n) = m´ax{tM1 (n), tM2 (n)}

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Un algoritmo de tiempo polinomial esperado Sea g (n) = m´ax{tM1 (n), tM2 (n)} Considere el siguiente algoritmo para decidir si w ∈ L: 1. Escoja al azar y con distribuci´on uniforme un string s1 ∈ {0, 1}∗ tal que |s1 | = g (|w |) 2. Verifique si M1 (w , s1 ) acepta. Si es as´ı retorne s´ı, sino vaya al paso 3 3. Escoja al azar y con distribuci´on uniforme un string s2 ∈ {0, 1}∗ tal que |s2 | = g (|w |) 4. Verifique si M2 (w , s2 ) rechaza. Si es as´ı retorne no, sino vaya al paso 1

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Complejidad probabil´ıstica

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Un algoritmo de tiempo polinomial esperado

El algoritmo anterior puede no detenerse. !

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Si se detiene entrega el resultado correcto

Complejidad probabil´ıstica

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Un algoritmo de tiempo polinomial esperado

El algoritmo anterior puede no detenerse. !

Si se detiene entrega el resultado correcto

¿Cu´al es el tiempo esperado de funcionamiento del algoritmo?

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Complejidad probabil´ıstica

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Un algoritmo de tiempo polinomial esperado

El algoritmo anterior puede no detenerse. !

Si se detiene entrega el resultado correcto

¿Cu´al es el tiempo esperado de funcionamiento del algoritmo? !

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Calcular el n´umero esperado de veces que se ejecuta la secuencia de pasos 1 al 4 se reduce a calcular la esperanza de una variable aleatoria con distribuci´ on geom´etrica de par´ametro 43

Complejidad probabil´ıstica

41 / 44

Un algoritmo de tiempo polinomial esperado

El algoritmo anterior puede no detenerse. !

Si se detiene entrega el resultado correcto

¿Cu´al es el tiempo esperado de funcionamiento del algoritmo? !

Calcular el n´umero esperado de veces que se ejecuta la secuencia de pasos 1 al 4 se reduce a calcular la esperanza de una variable aleatoria con distribuci´ on geom´etrica de par´ametro 43

Concluimos que el algoritmo funciona en tiempo polinomial esperado.

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Complejidad probabil´ıstica

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Una clase de complejidad probabil´ıstica m´as general

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Complejidad probabil´ıstica

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Una clase de complejidad probabil´ıstica m´as general

Definici´on Sea L un lenguaje sobre un alfabeto Σ. Entonces L est´a en BPP si existe una MT probabil´ıstica M tal que tM (n) es O(nk ) y para cada w ∈ Σ∗ :

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!

Si w ∈ L, entonces Pr(M acepte w ) ≥

!

Si w ̸∈ L, entonces Pr(M acepte w ) ≤

Complejidad probabil´ıstica

3 4 1 4

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¿D´onde est´a la clase BPP?

Teorema BPP = co-BPP

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Complejidad probabil´ıstica

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¿D´onde est´a la clase BPP?

Teorema BPP = co-BPP

Ejercicio Demuestre el teorema.

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Complejidad probabil´ıstica

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¿D´onde est´a la clase BPP?

Teorema BPP = co-BPP

Ejercicio Demuestre el teorema.

Corolario RP ⊆ BPP y co-RP ⊆ BPP

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Complejidad probabil´ıstica

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¿D´onde est´a la clase BPP?

Es un problema abierto si PTIME = BPP

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Complejidad probabil´ıstica

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¿D´onde est´a la clase BPP?

Es un problema abierto si PTIME = BPP !

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De esto se concluir´ıa que BPP = RP = co-RP = PTIME

Complejidad probabil´ıstica

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¿D´onde est´a la clase BPP?

Es un problema abierto si PTIME = BPP !

De esto se concluir´ıa que BPP = RP = co-RP = PTIME

Pero vamos a demostrar que BPP est´a contenida en la jerarqu´ıa polinomial.

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