Masalah NP-hard pada grafik expander?


15

Dalam presentasi tahun 2006 berjudul EXPANDER GRAPHS - APAKAH ADA KIRI MISTERI? , Nati Linial mengajukan masalah terbuka berikut:

Yang mana -hard masalah komputasi pada grafik tetap sulit ketika dibatasi untuk grafik expander?NP

Sejak itu, Apakah ada kemajuan yang dibuat untuk membuktikan hasil seperti itu untuk masalah ?NP


1
Bisakah seseorang menjelaskan mengapa pertanyaan ini menarik? Apakah kita memiliki contoh masalah NP-hard menjadi mudah ketika dibatasi untuk grafik expander?
— Jukka Suomela

@Jukka: Ekspander dapat berupa regular untuk d kecil (mis. D = 3 ), namun beberapa masalah NP-hard mudah pada kelas d -max grafik untuk d kecil (misalnya GRAFIK WARNA untuk d < 4 ). ddd=3ddd<4
— András Salamon

2
@ András: Tentu, tapi itu tidak benar-benar terkait dengan properti ekspansi. Biarkan saya ulangi: apakah kita memiliki contoh masalah yang sulit pada grafik regular tapi mudah pada grafik expander d- regular? dd
— Jukka Suomela

2
@Jukka: Permainan unik ditunjukkan memiliki algoritma perkiraan waktu polinomial ketika grafik kendala adalah expander [Arora-Khot-Kolla-Steurer-Tulsiani-Vishnoi STOC '08]. Ini tidak diketahui sebagai kasus untuk grafik umum, dan jika UGC benar, sebenarnya tidak ada algoritma waktu polinomial. Saya menganggap ini sebagai motivasi untuk pertanyaan Turki.
— arnab

1
@ Jukka, motivasi saya adalah untuk memahami hubungan antara sifat-sifat acak dari ekspander dan kekerasan komputasi dari masalah. Sebagai contoh, saya tidak berharap set independen mudah pada ekspander.
— Mohammad Al-Turkistany

Jawaban:


13

Jika "expander tidak seimbang" dihitung sebagai ekspander untuk keperluan pertanyaan ini (expander tidak seimbang: grafik bipartit , sehingga untuk setiap himpunan bagian A ′ ⊆ A , B ′ ⊆ B , fraksi dari tepi antara A ' dan B ' adalah tentang | A ' | | B ' | / | A | | B |G=(A,B,E)A′⊆AB′⊆BA′B′|A′||B′|/|A||B|), maka ya, banyak masalah pada ekspander (misalnya, masalah kepuasan kendala) sulit untuk diperkirakan.

Secara khusus, bukti dari dua kueri, kesalahan rendah, Teorema PCP [dengan Ran Raz pada 2008] membuat grafik expander.


Di baris terakhir Anda, maksud Anda makalah Anda membuat ekspander yang tidak seimbang, karena Anda mungkin punya jawaban untuk pertanyaan ini: cstheory.stackexchange.com/questions/592/…
— Suresh Venkat

Suresh: ya, makalah ini membangun ekspander / sampler / ekstraktor yang tidak seimbang, tetapi tidak lebih baik dari konstruksi yang diketahui seperti itu.
— Dana Moshkovitz

12

Saya menduga mungkin mudah untuk menunjukkan bahwa banyak masalah yang sebenarnya (dan mungkin masalah perkiraan yang kuat juga) adalah NP-hard pada ekspander. Idenya adalah bahwa jika Anda mengambil grafik derajat konstanta sewenang-wenang pada n simpul, dan menambahkan ekspander H pada n simpul disjoint, dan menempatkan kecocokan antara G dan H , maka Anda mendapatkan ekspander. Alasannya adalah bahwa setiap set kurang dari setengah simpul, akan memiliki fraksi konstan dari tepi yang cocok di luarnya, atau persimpangan dengan H akan memiliki paling banyak mengatakan 0,51 fraksi dari simpul H.GnHnGHH0.51H

Karena Anda dapat memilih sewenang-wenang (misalnya, ambil grafik acak), Anda dapat mengetahui solusi optimal untuk masalah NP Anda di H , dan karenanya mungkin ada harapan (tergantung pada masalahnya), yang memberikan solusi untuk grafik gabungan yang bisa Anda dapatkan setidaknya solusi perkiraan untuk GHHG . Tapi saya tidak memverifikasi ini untuk masalah konkret.

1/log⁡n

Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.