MAX(1)和MARG(1)中公式改名的复杂性

改名是一个将变元映射到变元本身或它的补的函数,变元改名是公式变元集合上的一个置换,文字改名是一个改名和一个变元改名的组合.研究CNF公式的改名有助于改进DPLL算法.考虑判定问题"对于给定的CNF公式H和F是否存在一个变元(或文字)改名ψ使得ψ(H)=F?"的计算复杂性.MAX(1)和MARG(1)是极小不可满足公式的两个子类,这两个子类中的公式可以用树表示.树同构的判定问题在线性时间内是可解的.证明了对于MAX(1)和MARG(1)中的公式,文字改名问题在线性时间内可解,变元改名问题在平方次时间内可解.     

k-LSAT (k≥3)是NP-完全的

合取范式(conjunctive normal form,简称CNF)公式F是线性公式,如果F中任意两个不同子句至多有一个公共变元.如果F中的任意两个不同子句恰好含有一个公共变元,则称F是严格线性的.所有的严格线性公式均是可满足的,而对于线性公式类LCNF,对应的判定问题LSAT仍然是NP-完全的.LCNF_≥k是子句长度大于或等于k的CNF公式子类,判定问题LSA(≥k)的NP-完全性与LCNF(≥k)中是否含有不可满足公式密切相关.即LSAT_≥k的NP-完全性取决于LCNF_≥k是否含有不可满足公式.S.Porschen等人用超图和拉丁方的方法构造了LCNF_≥3和LCNF_≥4中的不可满足公式,并提出公开问题:对于k≥5,LCNF_≥k是否含有不可满足公式?将极小不可满足公式应用于公式的归约,引入了一个简单的一般构造方法.证明了对于k≥3,k-LCNF含有不可满足公式,从而证明了一个更强的结果:对于k≥3,k-LSAT是NP-完全的.     

极小不可满足公式在多项式归约中的应用

合取范式(CNF)公式F是极小不可满足的,如果F不可满足,并且从F中删去任意一个子句后得到的公式可满足,(r,s)-CNF是限制CNF公式中每个子句恰有r个不同的文字,且每个变元出现的次数不超过s次的公式类,对应的满足性问题(r,s)-SAT指实例公式限制于(r,s)-CNF.对于正整数r≥3,有一个临界函数f(r),使得(r,f(r))-CNF中的公式都是可满足的,而(r,f(r)+1)-SAT却是NP-完全的.函数f是否可计算是一个开问题,除了知道f(3)=3,f(4)=4外,只能估计f(r)的界.描述了极小不可满足公式在CNF公式类之间转换中的作用.为使转换过程中引入较少的新变元,给出了CNF公式到3-CNF公式的一种新的转换方法,对于长度为l(＞3)的子句,仅需引入|l/2|个新变元.并且,给出了CNF到(r,s)-CNF公式转换以及(r,s)-CNF中不可满足公式构造的原理和方法.     

不可满足公式的同态证明系统

合取范式(CNF)公式H到F的同态φ是一个从H的文字集合到F的文字集合的映射,并保持补运算和子句映到子句.同态映射保持一个公式的不可满足性.一个公式是极小不可满足的是指该公式本身不可满足,而且从中删去任意一个子句后得到的公式可满足.MU(1)是子句数与变元数的差等于1的极小不可满足公式类.一个三元组(H,φ,F)称为的一个来自H的同态证明,如果φ是一个从H到F的同态.利用基础矩阵的方法证明了:一个不可满足公式F的树消解证明,可以在多项式时间内转换成一个来自MU(1)中公式的同态证明.从而,由MU(1)中的公式构成的同态证明系统是完备的,并且由MU(1)中的公式构成的同态证明系统与树消解证明系统之间是多项式等价的.     

取定s的严格d-正则随机(3,2s)-SAT问题的可满足临界

3-CNF公式的随机难解实例生成对于揭示3-SAT问题的难解实质和设计满足性测试的有效算法有着重要意义.对于整数k>2和s>0,如果在一个k-CNF公式中每个变量正负出现次数均为s,则称该公式是严格正则（k,2s）-CNF公式.受严格正则（k,2s）-CNF公式的结构特征启发,提出每个变量正负出现次数之差的绝对值均为d的严格d-正则（k,2s）-CNF公式,并使用新提出的SDRRK2S模型生成严格d-正则随机（k,2s）-CNF公式.取定整数5<s<11,模拟实验显示,严格d-正则随机（3,2s）-SAT问题存在SAT-UNSAT相变现象和HARD-EASY相变现象.因此,立足于3-CNF公式的随机难解实例生成,研究了严格d-正则随机（3,2s）-SAT问题在s取定时的可满足临界.通过构造一个特殊随机实验和使用一阶矩方法,得到了严格d-正则随机（3,2s）-SAT问题在s取定时可满足临界值的一个下界.模拟实验结果验证了理论证明所得下界的正确性.     

k-LSAT(k≥3)是NP-完全的(英文)

合取范式(conjunctive normal form,简称CNF)公式F是线性公式,如果F中任意两个不同子句至多有一个公共变元.如果F中的任意两个不同子句恰好含有一个公共变元,则称F是严格线性的.所有的严格线性公式均是可满足的,而对于线性公式类LCNF,对应的判定问题LSAT仍然是NP-完全的.LCNF≥k是子句长度大于或等于k的CNF公式子类,判定问题LSAT≥k的NP-完全性与LCNF≥k中是否含有不可满足公式密切相关.即LSAT≥k的NP-完全性取决于LCNF≥k是否含有不可满足公式.S.Porschen等人用超图和拉丁方的方法构造了LCNF≥3和LCNF≥4中的不可满足公式,并提出公开问题:对于k≥5,LCNF≥k是否含有不可满足公式?将极小不可满足公式应用于公式的归约,引入了一个简单的一般构造方法.证明了对于k≥3,k-LCNF含有不可满足公式,从而证明了一个更强的结果:对于k≥3,k-LSAT是NP-完全的.     

随机正则(k,r)-SAT问题的可满足临界

研究k-SAT问题实例中每个变元恰好出现r=2s次,且每个变元对应的正、负文字都出现s次的严格随机正则（k,r）-SAT问题.通过构造一个特殊的独立随机实验,结合一阶矩方法,给出了严格随机正则（k,r）-SAT问题可满足临界值的上界.由于严格正则情形与正则情形的可满足临界值近似相等,因此得到了随机正则（k,r）-SAT问题可满足临界值的新上界.该上界不仅小于当前已有的随机正则（k,r）-SAT问题的可满足临界值上界,而且还小于一般的随机k-SAT问题的可满足临界值.因此,这也从理论上解释了在相变点处的随机正则（k,r）-SAT问题实例通常比在相应相变点处同规模的随机k-SAT问题实例更难满足的原因.最后,数值分析结果验证了所给上界的正确性.     

光RP(k)网络上Hypercube通信模式的波长指派算法

波长指派是光网络设计的基本问题,设计波长指派算法是洞察光网络通信能力的基本方法.基于光RP(k)网络,讨论了其波长指派问题. 含有N=2ⁿ个节点的Hypercube通信模式,构造了节点间的一种排列次序Xn,并设计了RP(k)网络上的波长指派算法.在构造该算法的过程中,得到了在环网络上实现n维Hypercube通信模式的波长指派算法.这两个算法具有较高的嵌入效率.在RP(k)网络上,实现Hypercube通信模式需要max{2,「5(2^n-5/3」}个波长.而在环网络上,实现该通信模式需要复用(N/3+N/12(个波长,比已有算法需要复用「N/3+N/4」个波长有较大的改进.这两个算法对于光网络的设计具有较大的指导价值.     

背包类问题的并行O(25n/6)时间-空间-处理机折衷

将串行动态二表算法应用于并行三表算法的设计中,提出一种求解背包、精确的可满足性和集覆盖等背包类NP完全问题的并行三表六子表算法.基于EREW-PRAM模型,该算法可使用O(2^n/8)的处理机在O(2^7n/16)的时间和O(2^13n/48)的空间求解n维背包类问题,其时间-空间-处理机折衷为O(2^5n/6).与现有文献的性能对比分析表明,该算法极大地提高了并行求解背包类问题的时间-空间-处理机折衷性能.由于该算法能够破解更高维数的背包类公钥和数字水印系统,其结论在密钥分析领域具有一定的理论和实际意义.     

边赋权森林ω-路划分的O(n)算法

ω-路划分问题是路划分问题的一般化,它源于并行计算机系统、计算机网络与分布式控制系统等一类广播通信问题.设置最少的信息源节点,使得在指定的时间内将信息源节点所拥有的信息发送到其余节点,并且保证不同通信线路之间不得相交.从Hamilton路的NP-完全性不难看出,ω-路划分问题属于NP-完全问题.通过构造性证明技术,获得了边赋非负权路径、树和森林的ω-路划分问题的一些性质.分别提出了求解边赋非负权路径和边赋非负权树的ω-路划分问题的线性时间算法,讨论了算法的局部实现技术,详细地分析了这些算法的复杂度.以这两个算法为基础,提出了一个线性时间算法求解边赋非负权森林的ω-路划分问题.所提出的算法直观简明、操作容易,只需要较少的运行时间和较小的存储空间.     

MAX^＋公式的结构特征

改名是一个将变元映射到变元本身或它的补的函数,变元改名是公式变元集合上的一个置换,文字改名是一个改名和一个变元改名的组合。改名技术在简化一些难例公式的消解证明和构造高效的可满足算法方面有重要意义。MAX^＋公式是MU公式中的一个重要子类,该类公式可以通过递归的方式产生。通过分析MAX^＋公式的结构,得到了一些关于此类公式的结构特点,对进一步研究这类公式的改名问题有较大意义。     

MAX^＋（1）和MAX^＋（2）公式的分裂特征

改名技术在简化一些难例公式的消解证明和构造高效的可满足算法方面有重要意义。MAX^＋公式是MU公式中的一个重要子类,该类公式可以通过递归的方式产生。为研究MAX^＋公式改名问题的复杂性,对MAX^＋（1）和MAX^＋（2）公式的分裂问题进行了分析,得到了一些关于这两类公式的若干分裂特征,对进一步研究MAX＋公式的改名问题有较大的现实意义。     

A subclass of Horn CNFs optimally compressible in polynomial time

The problem of Horn Minimization (HM) can be stated as follows: given a Horn CNF representing a Boolean function f, find a shortest possible (optimally compressed) CNF representation of f, i.e., a CNF representation of f which consists of the minimum possible number of clauses. This problem is the formalization of the problem of knowledge compression for speeding up queries to propositional Horn expert systems, and it is known to be NP-hard. There are two subclasses of Horn functions for which HM is known to be solvable in polynomial time: acyclic and quasi-acyclic Horn functions. In this paper we define a new class of Horn functions properly containing both of the known classes and design a polynomial time HM algorithm for this new class.     

The complexity of homomorphisms and renamings for minimal unsatisfiable formulas

We investigate the complexity of deciding whether for minimal unsatisfiable formulas F and H there exists a variable renaming, a literal renaming or a homomorphism such that (F)=H. A variable renaming is a permutation of variables. A literal renaming is a permutation of variables which additionally replaces some of the variables by its complements. A homomorphism can be considered as a literal renaming which can map different literals to one literal.     

The complexity of homomorphisms and renamings for minimal unsatisfiable formulas

We investigate the complexity of deciding whether for minimal unsatisfiable formulas F and H there exists a variable renaming, a literal renaming or a homomorphism such that (F) = H. A variable renaming is a permutation of variables. A literal renaming is a permutation of variables which additionally replaces some of the variables by its complements. A homomorphism can be considered as a literal renaming which can map different literals to one literal.     

Evaluating Optimized Decision Procedures for Propositional Modal K (m) Satisfiability

Heavily optimized decision procedures for propositional modal satisfiability are now becoming available. Two systems incorporating such procedures for modal K, DLP and KSATC, are tested on randomly generated CNF formulae with several sets of parameters, varying the maximum modal depth and ratio of propositional variable to modal subformulae. The results show some easy-hard-easy behavior, but there is as yet no sharp peak as in propositional satisfiability.     

d-正则(k,s)-SAT问题的NP完全性

研究具有正则结构的SAT问题是否是NP完全问题,具有重要的理论价值.(k,s)-CNF公式类和正则(k,s)-CNF公式类已被证明存在一个临界函数f(k),使得当s≤f(k)时,所有实例都可满足;当s≥f(k)+1时,对应的SAT问题是NP完全问题.研究具有更强正则约束的d-正则(k,s)-SAT问题,其要求实例中每个变元的正负出现次数之差不超过给定的自然数d.通过设计一种多项式时间的归约方法,证明d-正则(k,s)-SAT问题存在一个临界函数f(k,d),使得当s≤f(k,d)时,所有实例都可满足;当s≥f(k,d)+1时,d-正则(k,s)-SAT问题是NP完全问题.这种多项式时间的归约变换方法通过添加新的变元和新的子句,可以更改公式的子句约束密度,并约束每个变元正负出现次数的差值.这进一步说明,只用子句约束密度不足以刻画CNF公式结构的特点,对临界函数f(k,d)的研究有助于在更强正则约束条件下构造难解实例.