Список PSPACE-полных проблем
Вот некоторые из наиболее широко известных задач, которые являются PSPACE-полными, если их выразить как проблемы решения . Этот список ни в коей мере не является исчерпывающим.
Игры и головоломки
[ редактировать ]Обобщенные версии:
- Амазонки [1]
- Атомикс [2]
- Шашки, если ничья форсирована после полиномиального числа ходов без прыжка [3]
- Игра «Телескоп Дайсона» [4]
- Перекрестные цели [5]
- География
- Версия игры Instant Insanity для двух игроков
- Ко -фри Го [6]
- Захват лестницы в Go [7]
- Гомоку [8]
- Шестигранник [9]
- Конан [5]
- Лемминги [10]
- Узел Кейлс [11]
- Посет-игра [12]
- я вернулся [13]
- Переправа через реку [14]
- Час пик [14]
- Как найти оптимальную игру в пасьянсе Маджонг [15]
- Эрудит [16]
- Сокобан [14]
- Супер Братья Марио. [17]
- Игра Черный камешек [18]
- Игра Черно-белый камешек [19]
- Ациклическая игра с камушками [20]
- для одного игрока Игра с камушками [20]
- Токен на ациклические игры с ориентированным графом: [11]
Логика
[ редактировать ]- Количественные логические формулы
- первого Логика равенства порядка [21]
- Доказуемость в интуиционистской логике высказываний
- Удовлетворение модальной логикой S4 [21]
- первого порядка Теория натуральных чисел при операции-преемнике [21]
- первого порядка Теория натуральных чисел стандартного порядка [21]
- Теория первого порядка целых чисел стандартного порядка [21]
- Теория первого порядка вполне упорядоченных множеств [21]
- Теория первого порядка двоичных строк при лексикографическом упорядочении [21]
- Теория первого порядка конечной булевой алгебры [21]
- Стохастическая выполнимость [22]
- Выполнимость линейной темпоральной логики и проверка модели [23]
Лямбда-исчисление
[ редактировать ]Проблема обитания типов для просто типизированного лямбда-исчисления
Автоматы и теория языка
[ редактировать ]Теория цепей
[ редактировать ]схемы Целочисленная оценка [24]
Теория автоматов
[ редактировать ]- Словесная задача для линейных ограниченных автоматов [25]
- Словесная задача для автоматов квазиреального времени [26]
- Проблема пустоты для недетерминированного двустороннего конечного автомата [27] [28]
- Проблема эквивалентности недетерминированных конечных автоматов [29] [30]
- Проблема слов и проблема пустоты для нестирающих стековых автоматов [31]
- Пустота пересечения неограниченного числа детерминированных конечных автоматов [32]
- Обобщенная версия муравья Лэнгтона. [33]
- Минимизация недетерминированных конечных автоматов [34]
Формальные языки
[ редактировать ]- Проблема со словами для контекстно-зависимого языка [35]
- Пустота пересечения для неограниченного числа регулярных языков. [32]
- Регулярное выражение [36]
- Проблема эквивалентности регулярных выражений [21]
- Проблема пустоты для регулярных выражений с пересечением. [21]
- Проблема эквивалентности без звездочек регулярных выражений с возведением в квадрат. [21]
- Покрытие линейных грамматик [37]
- Структурная эквивалентность линейных грамматик [38]
- Проблема эквивалентности регулярных грамматик [39]
- Проблема пустоты для ET0L грамматик [40]
- Проблема со словами для ET0L грамматик [41]
- Проблема принадлежности языка преобразователей деревьев для преобразователей деревьев с конечными состояниями сверху вниз [42]
Теория графов
[ редактировать ]- краткие версии многих задач с графами, где графы представлены в виде логических схем, [43] упорядоченные двоичные диаграммы решений [44] или другие связанные представления:
- Первая проблема достижимости кратких графов. По сути, это то же самое, что и простейшая проблема существования плана в автоматизированном планировании и составлении графиков .
- планарность кратких графиков
- ацикличность кратких графов
- связность кратких графов
- существование эйлеровых путей в сжатом графе
- Ограниченная логика ограничений для двух игроков [11]
- Проблема канадского путешественника . [45]
- Определение того, придут ли маршруты, выбранные протоколом пограничного шлюза, в конечном итоге к стабильному состоянию для заданного набора предпочтений пути. [46]
- Детерминированная логика ограничений (неограниченная) [47]
- Динамическая надежность графика. [22]
- Игра-раскраска графов [48]
- Узловая игра Кейлса и игра с формированием клик : [49] два игрока поочередно выбирают вершины, и индуцированный подграф должен быть независимым множеством (соответственно кликой). Побеждает тот, кто сыграет последним.
- Недетерминированная логика ограничений (неограниченная) [11]
Другие
[ редактировать ]- POMDP с конечным горизонтом (частично наблюдаемые марковские процессы принятия решений). [50]
- Скрытые модели MDP (hmMDP). [51]
- Динамический марковский процесс. [22]
- Обнаружение зависимостей включения в реляционной базе данных [52]
- Вычисление любого равновесия по Нэшу для двух игроков в игре нормальной формы , которое может быть получено с помощью алгоритма Лемке-Хаусона . [53]
- Задача об облицовке коридора: дан набор плиток Ванга , выбранная плитка и ширина заданное в унарной записи, есть ли высота такой, что прямоугольник можно разложить так, чтобы все границы плитки были ? [54] [55]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Р. А. Хирн (2 февраля 2005 г.). «Amazons полностью поддерживает PSPACE». arXiv : cs.CC/0502013 .
- ^ Маркус Хольцер и Стефан Швун (февраль 2004 г.). «Собирать молекулы в ATOMIX сложно» . Теоретическая информатика . 313 (3): 447–462. дои : 10.1016/j.tcs.2002.11.002 .
- ^ Авиезри С. Френкель (1978). «Сложность шашек на доске N x N – предварительный отчет». Материалы 19-го ежегодного симпозиума по информатике : 55–64.
- ^ Эрик Д. Демейн (2009). Сложность головоломки телескопа Дайсона . Том. Игры без шансов 3.
- ^ Перейти обратно: а б Роберт А. Хирн (2008). «Amazons, Konane и Cross Purposes являются PSPACE-полными». Игры без шансов 3 .
- ^ Лихтенштейн; Сипсер (1980). «Go — это полиномиальная сложность» . Журнал Ассоциации вычислительной техники . 27 (2): 393–401. дои : 10.1145/322186.322201 . S2CID 29498352 .
- ^ Лестницы Go полностью укомплектованы PSPACE. Архивировано 30 сентября 2007 г. на Wayback Machine.
- ^ Стефан Райш (1980). «Gobang ist PSPACE-vollstandig (Гомоку является PSPACE-полным)». Акта Информатика . 13 : 59–66. дои : 10.1007/bf00288536 . S2CID 21455572 .
- ^ Стефан Райш (1981). «Hex является PSPACE-полным». Acta Informatica (15): 167–191.
- ^ Вильетта, Джованни (2015). «Лемминги полны PSPACE» (PDF) . Теоретическая информатика . 586 : 120–134. arXiv : 1202.6581 . дои : 10.1016/j.tcs.2015.01.055 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Эрик Д. Демейн; Роберт А. Хирн (2009). Игры с алгоритмами: алгоритмико-комбинаторная теория игр . Том. Игры без шансов 3.
- ^ Гриер, Дэниел (2013). «Определение победителя в произвольной игре с конечными множествами является PSPACE-завершенным». Автоматы, языки и программирование . Конспекты лекций по информатике. Том. 7965. стр. 497–503. arXiv : 1209.1750 . дои : 10.1007/978-3-642-39206-1_42 . ISBN 978-3-642-39205-4 . S2CID 13129445 .
- ^ Сигэки Ивата и Такуми Касаи (1994). «Игра «Отелло» на доске n*n является PSPACE-полной» . Теоретическая информатика . 123 (2): 329–340. дои : 10.1016/0304-3975(94)90131-7 .
- ^ Перейти обратно: а б с Хирн; Демейн (2002). «PSPACE-полнота головоломок со скользящими блоками и других проблем с помощью логической модели вычислений с недетерминированными ограничениями». arXiv : cs.CC/0205005 .
- ^ А. Кондон , Дж. Фейгенбаум, К. Лунд и П. Шор , Случайные участники дебатов и сложность аппроксимации стохастических функций, SIAM Journal on Computing 26:2 (1997) 369-400.
- ^ Лампис, Майкл; Мицу, Валя; Солтыс, Каролина (2015). «Scrabble является PSPACE-полным» . Журнал обработки информации .
- ^ Демейн, Эрик Д.; Вильетта, Джованни; Уильямс, Аарон (июнь 2016 г.). «Super Mario Bros. сложнее/проще, чем мы думали» (PDF) . 8-я Международная конференция «Развлечение с алгоритмами» .
Краткое содержание: Сабри, Нямат (28 апреля 2020 г.). «Super Mario Bros сложнее/проще, чем мы думали» . Середина . - ^ Гилберт, Ленгауэр и Р.Э. Тарьян: Проблема камешек решена в полиномиальном пространстве. SIAM Journal on Computing, том 9, выпуск 3, 1980 г., страницы 513–524.
- ^ Филипп Хертель и Тонианн Питасси : Черно-белая галька завершена PSPACE. Архивировано 8 июня 2011 г. на Wayback Machine.
- ^ Перейти обратно: а б Такуми Касаи, Акео Адачи и Сигеки Ивата: Классы игр с камушками и полные задачи , SIAM Journal on Computing, том 8, 1979, страницы 574–586.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к К. Вагнер и Г. Вексунг. Вычислительная сложность . Д. Рейделя , 1986. Издательство ISBN 90-277-2146-7
- ^ Перейти обратно: а б с Христос Пападимитриу (1985). «Игры против природы» . Журнал компьютерных и системных наук . 31 (2): 288–301. дои : 10.1016/0022-0000(85)90045-5 .
- ^ А.П.Систла и Эдмунд М. Кларк (1985). «Сложность пропозициональной линейной темпоральной логики» . Журнал АКМ . 32 (3): 733–749. дои : 10.1145/3828.3837 . S2CID 47217193 .
- ^ Целочисленная оценка схемы
- ^ Гари и Джонсон (1979) , AL3.
- ^ Гари и Джонсон (1979) , AL4.
- ^ Гари и Джонсон (1979) , AL2.
- ^ Галил, З. Иерархии полных задач . В Acta Informatica 6 (1976), 77–88.
- ^ Гари и Джонсон (1979) , AL1.
- ^ Л. Дж. Стокмейер и А. Р. Мейер. Словесные задачи, требующие экспоненциального времени. В материалах 5-го симпозиума по теории вычислений, страницы 1–9, 1973 г.
- ^ Дж. Э. Хопкрофт и Дж. Д. Ульман. Введение в теорию автоматов, языки и вычисления , первое издание, 1979 г.
- ^ Перейти обратно: а б Д. Козен. Нижние оценки для систем естественных доказательств. В Proc. 18-й Симп. «Основы информатики», страницы 254–266, 1977 г.
- ↑ Проблема Лэнгтона с муравьями. Архивировано 27 сентября 2007 г. в Wayback Machine , «Обобщенная симметричная задача Лэнгтона с муравьями является PSPACE-полной» ЯМАГУЧИ ЭЙДЗИ и ЦУКИДЗИ ТАЦУИЭ в Техническом отчете IEIC ( Институт инженеров электроники, информации и связи ).
- ^ Т. Цзян и Б. Равикумар. Минимальные задачи NFA сложны. SIAM Journal on Computing, 22(6):1117–1141, декабрь 1993 г.
- ^ С.-Ю. Курода, «Классы языков и линейно ограниченные автоматы», Information and Control , 7 (2): 207–223, июнь 1964 г.
- ^ Бернацкий, Ласло. «Отсутствие звезд в регулярных выражениях является PSPACE-Complete» (PDF) . Проверено 13 января 2021 г.
- ^ Гари и Джонсон (1979) , AL12.
- ^ Гари и Джонсон (1979) , AL13.
- ^ Гари и Джонсон (1979) , AL14.
- ^ Гари и Джонсон (1979) , AL16.
- ^ Гари и Джонсон (1979) , AL19.
- ^ Гари и Джонсон (1979) , AL21.
- ^ Антонио Лозано и Хосе Л. Балькасар. Сложность графических задач для кратко представленных графов. В Манфреде Нагле, редакторе книги «Теоретико-графовые концепции в информатике», 15-й международный семинар, WG'89, номер 411 в «Конспектах лекций по информатике», страницы 277–286. Спрингер-Верлаг, 1990.
- ^ Дж. Фейгенбаум, С. Каннан, М. И. Варди и М. Вишванатан, Сложность проблем на графах, представленных в виде OBDD, Чикагский журнал теоретической информатики, том 5, № 5, 1999.
- ^ CH Пападимитриу; М. Яннакакис (1989). «Кратчайшие пути без карты». Конспекты лекций по информатике . Учеб. 16-й ИКАЛП. Том. 372. Шпрингер-Верлаг . стр. 610–620.
- ^ Алекс Фабрикант и Христос Пападимитриу . Сложность игровой динамики: колебания BGP, стоковые равновесия и многое другое. Архивировано 5 сентября 2008 г. в Wayback Machine . В СОДА 2008.
- ^ Эрик Д. Демейн и Роберт А. Хирн (23–26 июня 2008 г.). Логика ограничений: унифицированная основа для моделирования вычислений в виде игр . Том. Материалы 23-й ежегодной конференции IEEE по сложности вычислений (Complexity 2008). Колледж-Парк, Мэриленд. стр. 149–162.
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Коста, Эуринардо; Пессоа, Виктор Лаге; Соарес, Ронан; Сампайо, Рудини (2020). «PSPACE-полнота двух игр-раскрасок графов». Теоретическая информатика . 824–825: 36–45. дои : 10.1016/j.tcs.2020.03.022 . S2CID 218777459 .
- ^ Шефер, Томас Дж. (1978). «О сложности некоторых игр двух лиц с совершенной информацией» . Журнал компьютерных и системных наук . 16 (2): 185–225. дои : 10.1016/0022-0000(78)90045-4 .
- ^ CH Пападимитриу; Ю. Н. Цициклис (1987). «Сложность марковских процессов принятия решений» (PDF) . Математика исследования операций . 12 (3): 441–450. дои : 10.1287/moor.12.3.441 . hdl : 1721.1/2893 .
- ^ И. Чадес; Дж. Карвардин; Т.Г. Мартин; С. Николь; Р. Саббадин; О. Баффе (2012). MOMDP: решение для моделирования проблем адаптивного управления . АААИ'12.
- ^ Казанова, Марко А.; и др. (1984). «Включительные зависимости и их взаимодействие с функциональными зависимостями» . Журнал компьютерных и системных наук . 28 : 29–59. дои : 10.1016/0022-0000(84)90075-8 .
- ^ П. В. Голдберг, К. Х. Пападимитриу и Р. Савани (2011). Сложность гомотопического метода, подбора равновесия и решений Лемке–Хаусона . Учеб. 52-й ФОКС. ИИЭЭ . стр. 67–76.
- ^ Мартен Маркс (2007). «Сложность модальной логики». В Патрике Блэкберне; Йохан ФАК ван Бентем; Фрэнк Уолтер (ред.). Справочник по модальной логике . Эльзевир. п. 170.
- ^ Льюис, Гарри Р. (1978). Сложность разрешимых случаев решения задачи исчисления предикатов . 19-й ежегодный симпозиум по основам информатики. IEEE. стр. 35–47.