Метода
.pdfpOD QZYKOM, WOSPRINIMAEMYM MAGAZINNYM AWTOMATOM, PONIMA@T MNOVESTWO WSEH WOSPRINIMAEMYH IM SLOW.
pRIMER |
|
rASSMOTRIM ks |
GRAMMATIKU |
|
|
RI ! aIa j bIb j c . |
|||||||||||||||||
o^EWIDNO |
|
1. |
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
G1 |
: |
|||||||||
, |
^TO ONA POROVDAET QZYK |
L1 = |
f c |
|
|
j |
2 fa; bg g . |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|TOT QZYK WOSPRINIMAETSQ STEKOWYM AWTOMATOM |
|
|
M1 |
SO SLEDU@- |
|||||||||||||||||||
]IMI PRAWILAMI PEREPISYWANIQ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
1) |
q1aZ0 ! q1AZ0 { |
ZAPOMNILI W STEKE PRO^ITANNU@ BUKWU |
a, |
||||||||||||||||||||
S KOTOROJ NA^INAETSQ SLOWO ; |
|
|
|||||||||||||||||||||
2) |
q1aA ! q1AA |
|
|
{ |
ZAPOMNILI W STEKE O^EREDNU@ PRO^ITAN |
- |
|||||||||||||||||
|
NU@ BUKWU a SLOWA ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
3) |
q1aB ! q1AB |
{ |
ZAPOMNILI W STEKE O^EREDNU@ PRO^ITAN |
- |
|||||||||||||||||||
NU@ BUKWU a SLOWA ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
4) |
q1bZ0 ! q1BZ0 { |
ZAPOMNILI W STEKE PRO^ITANNU@ BUKWU |
b, |
||||||||||||||||||||
S KOTOROJ NA^INAETSQ SLOWO ; |
|
|
|||||||||||||||||||||
5) |
q1bA ! q1BA |
|
|
{ |
ZAPOMNILI W STEKE O^EREDNU@ PRO^ITAN |
- |
|||||||||||||||||
|
NU@ BUKWU b SLOWA ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
6) |
q1bB ! q1BB |
{ |
ZAPOMNILI W STEKE O^EREDNU@ PRO^ITAN |
- |
|||||||||||||||||||
NU@ BUKWU b SLOWA ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
7) |
q1cZ0 ! q2"0 |
|
{ |
UDALQEM Z0, ESLI SLOWO SOSTOIT IZ EDIN- |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
STWENNOJ BUKWY c; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
8) |
q1cA ! q2A |
|
|
{ |
PRO^ITALI |
BUKWU |
c |
W |
|
SLOWE |
, |
STEK |
|||||||||||
|
|
PREVNIJ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
9) |
q1cB ! q2B { |
PRO^ITALI |
BUKWU |
c |
W |
|
SLOWE |
, |
STEK |
||||||||||||||
PREVNIJ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
PRO^ITALI BUKWU |
|
W SLOWE |
|
UDALILI EGO |
|||||||||
10) |
q2aA ! q2" |
|
|
{ |
|
a |
, |
||||||||||||||||
|
|
|
KOPI@ IZ STEKA; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
11) |
q2bB ! q2" |
0 |
|
|
{ |
|
PRO^ITALI BUKWU |
b |
W SLOWE |
, |
UDALILI EGO |
||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
KOPI@ IZ STEKA; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
12) |
q2"Z0 ! q2" |
0 |
{ |
PRO^ITANY WSE BUKWY SLOWA |
, |
UDALILI |
|||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
|
WER[INU STEKA. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
zAMETIM, ^TO STEKOWYJ AWTOMAT, POSTROENNYJ W PRIMERE 1, PO- |
|||||||||||||||||||||||
LU^ILSQ DETERMINIROWANNYM. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
pRIMER 2. pOSTROIM STEKOWYJ AWTOMAT M2 |
DLQ RASPOZNAWANIQ |
||||||||||||||||||||||
QZYKA L2 = f R j |
2 fa; bg g . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ks-GRAMMATIKA |
G2 |
, POROVDA@]AQ \TOT QZYK, |
|
OTLI^AETSQ SO- |
71
WSEM NEZNA^ITELXNO OT G1 |
I IMEET PRAWILA I |
! aIa j bIb j |
" . |
||||
pRAWILA STEKOWOGO AWTOMATA M2 TAKVE OTLI^A@TSQ NEZNA^I- |
|||||||
TELXNO OT PRAWIL M1 , PO\TOMU PRIWEDEM IH BEZ KOMMENTARIEW: |
|||||||
q1aZ0 |
! q1AZ0, |
q1aA ! q1AA, |
q1aB ! q1AB, |
||||
q1bZ0 |
q1BZ0, |
q1bA q1BA, |
q1bB q1BB, |
||||
q1"Z0 |
! q1"0, |
q1aA ! q2"0, |
q1bB ! q2"0, |
||||
|
! |
0 |
|
! |
0 |
! |
0 |
q2aA ! q2" |
, |
q2bB ! q2 |
" , |
q2"Z0 ! q2" . |
|||
oDNAKO STEKOWYJ AWTOMAT M2 QWLQETSQ SU]ESTWENNO NEDETER- |
|||||||
MINIROWANNYM, POSKOLXKU PO ^ITAEMOMU SLOWU = R NEWOZMOV- |
|||||||
NO USTANOWITX, |
GDE KON^AETSQ SLOWO |
I NA^INAETSQ R . pO\TOMU |
AWTOMAT DOLVEN IMETX WOZMOVNOSTX W L@BOJ UDOBNYJ MOMENT PEREJTI OT ZAPOMINANIQ W STEKE PRO^ITANNOJ ^ASTI SLOWA (SOSTOQNIE q1 ) K SRAWNENI@ NEPRO^ITANNOJ ^ASTI \TOGO SLOWA S SODERVIMYM STEKA (SOSTOQNIE
mOVNO DOKAZATX SLEDU@]U@ TEOREMU. qZYK WOSPRINIMAETSQ MAGAZINNYM AWTOMATOM TOGDA I TOLXKO TOGDA, KOGDA ON QWLQETSQ KONTEKSTNO SWOBODNYM. dOKAZATELXSTWO MOVNO NAJTI W [7; 9] .
72
g l a w a 5 slovnostx algoritmow
x1. zADA^I, ALGORITMY, SLOVNOSTX
s RAZWITIEM WY^ISLITELXNOJ TEHNIKI, OKAZALOSX, ^TO DLQ NEKOTORYH ZADA^ NEDOSTATO^NO IMETX ALGORITMY, RE[A@]IE IH, NO I TREBUETSQ, ^TOBY \TI ALGORITMY DAWALI OTWET ZA PRIEMLEMOE WREMQ I S ISPOLXZOWANIEM OGRANI^ENNOGO KOLI^ESTWA RESURSOW (PAMQTI). rASSMOTRIM FAKTORY, WLIQ@]IE NA WREMQ RABOTY ALGORITMA.
1.tIP USTROJSTWA, NA KOTOROM RABOTAET ALGORITM (KOMPX@TER, MIKROKALXKULQTOR, ^ELOWEK).
2.sPOSOB REALIZACII (QZYKI PROGRAMMIROWANIQ pASKALX, sI, aSSEMBLER).
3.oB_<M WHODNYH DANNYH.
oT PERWYH DWUH FAKTOROW ZAWISIT WREMQ RABOTY ALGORITMA, NO ONI NE HARAKTERIZU@T KA^ESTWO SAMOGO ALGORITMA. sLEDOWATELXNO, PRI SRAWNENII ALGORITMOW NADO OCENIWATX NE FIZI^ESKOE WREMQ RABOTY, A KOLI^ESTWO [AGOW, KOTORYE DELA@T \TI ALGORITMY, BUDU^I ZAPISANNYMI ODNIM I TEM VE SPOSOBOM (NAPRIMER, NA ODNOM I TOM VE QZYKE PROGRAMMIROWANIQ).
wAVNOSTX TRETXEGO FAKTORA POD^<RKIWAETSQ SLEDU@]IM OBSTOQTELXSTWOM. kAVDYJ ALGORITM MOVET RE[ATX POTENCIALXNO BESKONE^NOE KOLI^ESTWO ODNOTIPNYH ZADA^, INA^E MOVNO BYLO BY SOSTAWITX TABLICU OTWETOW I OTPALA BY NADOBNOSTX W POSTROENII ALGORITMA. |TO SWOJSTWO ALGORITMOW NAZYWAETSQ MASSOWOSTX@, A ZADA^I, KOTORYE ONI RE[A@T NAZYWA@TSQ MASSOWYMI. mASSOWAQ ZADA^A \TO ZADA^A, IME@]AQ NESKOLXKO (OBY^NO ^ISLOWYH) PARAMETROW, PRI^<M NEKOTORYE IZ NIH MOGUT PRINIMATX BESKONE^NOE ^ISLO ZNA^ENIJ.
73
mASSOWAQ ZADA^A ZADA<TSQ:
1)OB]IM SPISKOM WSEH PARAMETROW,
2)OPISANIEM SWOJSTW, KOTORYM DOLVEN UDOWLETWORQTX OTWET. iNDIWIDUALXNAQ ZADA^A POLU^AETSQ IZ MASSOWOJ, ESLI WSEM PARAMETRAM \TOJ ZADA^I PRIDATX KONKRETNYE ZNA^ENIQ. iMENNO \TI KONKRETNYE ZNA^ENIQ DLQ PARAMETROW I PEREDA@TSQ ALGORITMU W KA- ^ESTWE WHODNYH DANNYH DLQ RE[ENIQ INDIWIDUALXNOJ ZADA^I. pOSKOLXKU INDIWIDUALXNYH ZADA^ DLQ DANNOGO ALGORITMA MOVET BYTX BESKONE^NO MNOGO, TO OB_<M WHODNYH DANNYH MOVET NEOGRANI^ENNO WOZRASTATX. s ROSTOM OB_<MA WHODNYH DANNYH RAST<T I KOLI^ESTWO [AGOW ALGORITMA. pO\TOMU, KA^ESTWO I SKOROSTX ALGORITMA HARAKTERIZUET WREMENNAQ FUNKCIQ T (n) , ZNA^ENIEM KOTOROJ QWLQETSQ MAKSIMALXNOE ^ISLO [AGOW ALGORITMA DLQ INDIWIDUALXNYH ZADA^ S OB_<MOM WHODNYH DANNYH, RAWNYM n , PRI^<M WAVNYM QWLQETSQ TO, KAK RAST<T \TA FUNKCIQ PRI BOLX[IH n .
oKAZALOSX, ^TO \FFEKTIWNYMI (BYSTRYMI) QWLQ@TSQ POLINOMIALXNYE ALGORITMY, T.E. ALGORITMY, U KOTORYH FUNKCIQ WREMENNOJ SLOVNOSTI T(n) MOVET BYTX OGRANI^ENA POLINOMOM. w PROTIWOPOLOVNOSTX \TOMU, ALGORITMY, U KOTORYH FUNKCIQ T(n) \KSPONENCIALXNA, UVE PRI NEBOLX[IH n RABOTA@T NEPRIEMLEMO DOLGO. rAZLI- ^IE MEVDU POLINOMIALXNYMI I \KSPONENCIALXNYMI ALGORITMAMI HORO[O WIDNO IZ TABLIC 5 I 6. pERWAQ TABLICA POZWOLQET SRAWNITX WREMQ RABOTY ALGORITMOW S POLINOMIALXNYMI I \KSPONENCIALXNOJ
FUNKCIQMI WREMENNOJ SLOVNOSTI (ZDESX S^ITAETSQ, ^TO ODIN [AG ALGORITMA WYPOLNQETSQ ZA 10;6 SEKUNDY), A WTORAQ POKAZYWAET NASKOLXKO UWELI^ATSQ RAZMERY ZADA^, RE[AEMYH ZA ODIN ^AS MA- [INNOGO WREMENI, ESLI BYSTRODEJSTWIE |wm WOZRAST<T W 100 ILI
1000 RAZ.
tABLICA 5
T (n) |
rAZMER ZADA^I (n) |
||
|
10 |
30 |
60 |
n |
0,00001 c |
0,00003 c |
0,00006 c |
|
|
|
|
n5 |
0,1 c |
24,3 c |
13 MIN |
2n |
0,001 c |
17,9 MIN |
36600 LET |
|
|
74 |
|
tABLICA 6
T (n) |
rAZMER NAIBOLX[EJ ZADA^I, RAZRE[IMOJ ZA ODIN ^AS |
||
|
ISHODNAQ |wm |
W 100 RAZ BYSTREE |
W 1000 RAZ BYSTREE |
n |
N1 |
100 N1 |
1000 N1 |
n5 |
N2 |
2,5 N2 |
3,98 N2 |
2n |
N3 |
N3 + 6; 64 |
N3 + 9; 97 |
mOVNO PROWERITX, ^TO POLINOMIALXNOSTX ILI \KSPONENCIALXNOSTX { HARAKTERISTIKI SAMOGO ALGORITMA, ONI NE ZAWISQT NI OT TIPA USTROJSTWA, NI OT SPOSOBA REALIZACII \TOGO ALGORITMA. |TO POZWOLQET, W ZAWISIMOSTI OT SITUACII, ISPOLXZOWATX RAZLI^NYE SPOSOBY ZAPISI ALGORITMOW.
x2. zADA^I RASPOZNAWANIQ I IH SLOVNOSTX
w DALXNEJ[EM, IZ SOOBRAVENIJ UDOBSTWA, MY BUDEM RASSMATRI-
WATX TOLXKO ZADA^I RASPOZNAWANIQ SWOJSTW, T.E. TAKIE MASSOWYE
ZADA^I, KOTORYE IME@T TOLXKO DWA WOZMOVNYH RE[ENIQ "DA" ILI
"NET".
w SWQZI S \TIM, WNES<M NESKOLXKO NEPRINCIPIALXNYH IZMENENIJ W PONQTIE MA[INY tX@RINGA.
oPREDELENIE 1. dETERMINIROWANNOJ MA[INOJ tX@RINGA, SOKRA]ENNO dmt, NAZYWAETSQ TROJKA M = (A; Q; P ) , GDE
NIJ ALFAWIT, 2 A { PUSTOJ SIMWOL, Q { ALFAWIT WNUTRENNIH SOSTOQNIJ, q1 2 Q { NA^ALXNOE, qY ; qN 2 Q { ZAKL@^ITELXNYE SOSTOQNIQ, P { PROGRAMMA, SOSTOQ]AQ IZ KOMAND WIDA qa ! q0a0s ,
GDE q 2 Q n fqY ; qN g , q0 2 Q , a; a0 2 A , s 2 fL; R; Eg , PRI^<M DLQ
L@BOGO q 2 Q n fqY ; qN g I L@BOGO a 2 A ESTX W TO^NOSTI ODNA KOMANDA WIDA qa ! : : : .
pONQTIE KONFIGURACII I SWQZANNYE S NIM DRUGIE PONQTIQ I OBOZNA^ENIQ TE VE, ^TO I W GL.2.
mNOVESTWO WSEH KONE^NYH SLOW W ALFAWITE A OBOZNA^AETSQ ^E- REZ A . pODMNOVESTWO L A NAZYWAETSQ QZYKOM W ALFAWITE A .
oPREDELENIE 2. dmt M DOPUSKAET (RASPOZNAET) DANNOE SLO-
WO U 2 A , ESLI M , NA^AW RABOTU NA SLOWE U , OSTANAWLIWAETSQ W ZAKL@^ITELXNOM SOSTOQNII qY .
75
QZYK L A , ESLI L SOSTOIT IZ WSEH SLOW, DOPUSKAEMYH M . |TOT QZYK BUDEM OBOZNA^ATX ^EREZ LM .
oBOZNA^IM ^EREZ tM (U) KOLI^ESTWO [AGOW, KOTOROE DELAET MA- [INA tX@RINGA M NA SLOWE U .
oPREDELENIE 4. wREMENNOJ SLOVNOSTX@ DETERMINIROWANNOJ
MA[INY tX@RINGA M NAZYWAETSQ FUNKCIQ TM : N ! N , ZADAWAEMAQ RAWENSTWOM
TM (n) = maxftM (U) j U 2 LM ;jUj = ng:
mEVDU ZADA^AMI RASPOZNAWANIQ I QZYKAMI MOVNO USTANOWITX SOOTWETSTWIE. dLQ \TOGO NADO WYBRATX SPOSOB KODIROWANIQ, POZWOLQ@]IJ PREDSTAWITX NABOR NA^ALXNYH ZNA^ENIJ PARAMETROW INDIWIDUALXNOJ ZADA^I W WIDE SLOWA W NEKOTOROM ALFAWITE (\TO MOVET BYTX, NAPRIMER, PERE^ISLENIE W OPREDEL<NNOM PORQDKE \TIH ZNA^E- NIJ ^EREZ ZAPQTU@). w REZULXTATE WSE SLOWA W ALFAWITE RAZDELQTSQ NA TRI GRUPPY: SLOWA, QWLQ@]IESQ KODAMI INDIWIDUALXNYH ZADA^, NA KOTORYE DOLVEN BYTX POLU^EN OTWET "DA" (QZYK L1 ), SLOWA, QWLQ@]IESQ KODAMI INDIWIDUALXNYH ZADA^, U KOTORYH OTWET "NET" (QZYK L2 ), I SLOWA, NE QWLQ@]IESQ KODAMI ZADA^ (QZYK L3 ).
tOGDA ALGORITMU, RE[A@]EMU DANNU@ ZADA^U RASPOZNAWANIQ, BUDET SOOTWETSTWOWATX DETERMINIROWANNAQ MA[INA tX@RINGA M , OSTANAWLIWA@]AQSQ W SOSTOQNII qY NA SLOWAH IZ QZYKA L1 , W SOSTOQNII qN NA SLOWAH IZ L2 , I NE OSTANAWLIWA@]AQSQ NA SLOWAH IZ L3 . w \TOM SLU^AE
wOZMOVNY RAZLI^NYE SPOSOBY KODIROWKI NA^ALXNYH DANNYH, A, ZNA^IT, ODNOJ I TOJ VE ZADA^E I ODNOMU I TOMU VE ALGORITMU, RE[A@]EMU \TU ZADA^U, MOGUT SOOTWETSTWOWATX RAZLI^NYE QZYKI I RAZLI^NYE MA[INY tX@RINGA. fUNKCII WREMENNOJ SLOVNOSTI U \TIH MA[IN TAKVE BUDUT OTLI^ATXSQ DRUG OT DRUGA, NO, W SLU^AE WYBORA "RAZUMNYH" KODIROWOK, \TI FUNKCII BUDUT POLINOMIALXNO \KWIWALENTNYMI. pOD "RAZUMNOJ" MY BUDEM PONIMATX KODIROWKU, KOTORAQ QWLQETSQ 1) DEKODIRUEMOJ, 2) SVATOJ (NE SODERVA]EJ IZBYTO^NOJ INFORMACII).
dLQ BOLX[EJ OPREDEL<NNOSTI, BUDEM PRIDERVIWATXSQ SLEDU@- ]IH PRAWIL.
76
1.cELYE ^ISLA PREDSTAWLQ@TSQ W POZICIONNOJ SISTEME S^ISLENIQ (OBY^NO DWOI^NOJ ILI DESQTI^NOJ).
2.wER[INY GRAFA NUMERU@TSQ ^ISLAMI 1; 2; : : : ; n , A GRAF ZADA<TSQ LIBO SPISKOM REB<R, LIBO MATRICEJ SMEVNOSTI.
3.pEREMENNYE W LOGI^ESKIH FORMULAH BUDEM ZAMENQTX NA ^ISLA 1; 2; : : : ; n , A LOGI^ESKIE SWQZKI RASSMATRIWAEM KAK SIMWOLY ALFAWITA.
oPREDELENIE 5. dmt M IMEET POLINOMIALXNU@ WREMENNU@ SLOVNOSTX, ESLI SU]ESTWUET POLINOM p(n) TAKOJ, ^TO DLQ L@BOGO n WERNO NERAWENSTWO
wSE ZADA^I, W ZAWISIMOSTI OT TOGO KAKU@ WREMENNU@ SLOVNOSTX IMEET NAILU^[IJ IZ IZWESTNYH ALGORITMOW, RE[A@]IH DANNU@ ZADA^U, MOVNO RAZBITX NA TRI KLASSA.
kLASS P. w \TOT KLASS WHODQT "HORO[IE" (POLINOMIALXNYE) ZADA^I, T.E. TAKIE ZADA^I, DLQ KOTORYH IZWESTNY ALGORITMY, RE[A- @]IE IH ZA POLINOMIALXNOE WREMQ. |TIM ZADA^AM SOOTWETSTWU@T QZYKI IZ KLASSA P .
oPREDELENIE 6. qZYK L PRINADLEVIT KLASSU P , ESLI SU]ESTWUET IME@]AQ POLINOMIALXNU@ WREMENNU@ SLOVNOSTX DETERMINIROWANNAQ MA[INA tX@RINGA M TAKAQ, ^TO LM = L .
kLASS E. w \TOT KLASS WHODQT \KSPONENCIALXNYE PO SWOEJ PRIRODE ZADA^I, T.E. ZADA^I, DLQ KOTORYH DOKAZANO, ^TO ONI NE MOGUT BYTX RE[ENY ALGORITMOM S POLINOMIALXNOJ WREMENNOJ SLOVNOSTX@. |TIM ZADA^AM SOOTWETSTWU@T QZYKI IZ KLASSA E .
oPREDELENIE 7. qZYK L PRINADLEVIT KLASSU E , ESLI DLQ L@BOGO POLINOMA p I DLQ L@BOJ DETERMINIROWANNOJ MA[INY tX@- RINGA M TAKOJ, ^TO LM = L , SU]ESTWUET ^ISLO n , PRI KOTOROM
TM (n) > p(n) .
zADA^I, NE POPAW[IE W KLASSY P I E. w \TOT KLASS WHODQT ZADA^I, DLQ KOTORYH IZWESTNY TOLXKO \KSPONENCIALXNYE ALGORITMY, NO NE DOKAZANO, ^TO NE SU]ESTWUET POLINOMIALXNYH. w \TOM KLASSE OSOBU@ ROLX IGRA@T TAK NAZYWAEMYE PEREBORNYE ZADA^I, T.E. ZADA^I, RE[AEMYE PEREBOROM WARIANTOW, PRI^<M KOLI^ESTWO WARIANTOW RAST<T \KSPONENCIALXNO, NO NA PROWERKU KAVDOGO TREBUETSQ LI[X POLINOMIALXNOE WREMQ. iZU^ENI@ TAKIH ZADA^ BUDUT POSWQ-
77
]ENY DALXNEJ[IE PARAGRAFY.
x3. ndmt I KLASS NP
oPREDELENIE 1. nEDETERMINIROWANNOJ MA[INOJ tX@RINGA, SO-
KRA]ENNO ndmt, NAZYWAETSQ TROJKA |
M = |
(A; Q; P ) , |
GDE A |
{ |
|||||||||
WNE[NIJ ALFAWIT, 2 A { PUSTOJ SIMWOL, |
Q { ALFAWIT SOSTO- |
||||||||||||
QNIJ |
, q1 |
2 Q { |
NA^ALXNOE |
, qY ; qN 2 Q { |
ZAKL@^ITELXNYE SOSTO |
- |
|||||||
|
0 |
|
|
|
|
! |
0 0 |
|
|||||
QNIQ, P |
|
|
0 |
|
|
|
qa |
q a s , GDE |
|||||
{ PROGRAMMA, SOSTOQ]AQ IZ KOMAND WIDA |
|
||||||||||||
q 2 Q n fqY ; qN g , q 2 Q , |
a; a 2 A , s 2 fL; R; Eg , |
PRI^<M DLQ L@- |
|||||||||||
BOGO q 2 |
Q n fqY ; qN g I L@BOGO a 2 A |
ESTX HOTQ BY ODNA KOMANDA |
|||||||||||
WIDA qa |
! : : : . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pONQTIE KONFIGURACII I SWQZANNYE S NIM DRUGIE PONQTIQ I OBOZNA^ENIQ TE VE, ^TO I W GL.2.
pRINCIPIALXNYM OTLI^IEM ndmt OT dmt QWLQETSQ TO, ^TO W PROGRAMME NEDETERMINIROWANNOJ MA[INY tX@RINGA MOVET BYTX NESKOLXKO KOMAND S ODINAKOWOJ LEWOJ ^ASTX@. |TO WED<T K TOMU, ^TO IZ ODNOJ I TOJ VE NA^ALXNOJ KONFIGURACII WOZMOVEN PEREHOD K RAZLI^NYM ZAKL@^ITELXNYM KONFIGURACIQM. pO\TOMU, DLQ ndmt TREBUETSQ WNESTI RQD IZMENENIJ W OPREDELENIQ, DANNYE DLQ dmt.
oPREDELENIE 2. kONFIGURACIQ WIDA UqY V NAZYWAETSQ DOPUS-
KA@]EJ.
oPREDELENIE 3. nEDETERMINIROWANNAQ MA[INA tX@RINGA M DOPUSKAET SLOWO U 2 A , ESLI SU]ESTWUET TAKAQ DOPUSKA@]AQ KONFIGURACIQ Kn , ^TO M : K1 ` Kn , GDE K1 = q1U .
oPREDELENIE 4. nEDETERMINIROWANNAQ MA[INA tX@RINGA M RASPOZNAET QZYK L , ESLI L SOSTOIT IZ TEH I TOLXKO TEH SLOW, KOTORYE DOPUSKAET M . |TOT QZYK OBOZNA^AETSQ LM .
oPREDELENIE 5. wREMENEM RABOTY NEDETERMINIROWANNOJ MA- [INY tX@RINGA M NA SLOWE P 2 LM NAZYWAETSQ ^ISLO tM (P) RAWNOE MINIMALXNOMU n , DLQ KOTOROGO SU]ESTWUET POSLEDOWATELXNOSTX KONFIGURACIJ K1 , K2 , K3 , : : : , Kn TAKAQ, ^TO K1 = q1P , Kn { DOPUSKA@]AQ KONFIGURACIQ I M : K1 ! K2 ! : : : ! Kn .
oPREDELENIE 6. wREMENNOJ SLOVNOSTX@ NEDETERMINIROWAN-
NOJ MA[INY tX@RINGA M NAZYWAETSQ FUNKCIQ TM : N ! N ZA78
DAWAEMAQ RAWENSTWOM
TM (n) = maxftM (U) j U 2 LM ;jUj 6 ng:
oPREDELENIE 7. nEDETERMINIROWANNAQ MA[INA tX@RINGA M IMEET POLINOMIALXNU@ WREMENNU@ SLOVNOSTX, ESLI SU]ESTWUET POLINOM p(n) TAKOJ, ^TO DLQ L@BOGO ^ISLA n WYPOLNENO NERAWENSTWO
TM (n) 6 p(n) .
oPREDELENIE 8. qZYK L PRINADLEVIT KLASSU NP , ESLI SU- ]ESTWUET IME@]AQ POLINOMIALXNU@ WREMENNU@ SLOVNOSTX NEDETERMINIROWANNAQ MA[INA tX@RINGA M TAKAQ, ^TO
eSLI ZADA^E RASPOZNAWANIQ SWOJSTW SOOTWETSTWUET QZYK IZ KLASSA NP , TO PRO TAKU@ ZADA^U GOWORQT, ^TO ONA TOVE IZ KLASSA NP . o^EWIDNO, ^TO P NP . wOPROS O SOWPADENII ILI NE SOWPADENII \TIH KLASSOW NA SEGODNQ[NIJ DENX OTKRYT I QWLQETSQ ODNOJ IZ
SAMYH WAVNYH OTKRYTYH PROBLEM W TEORII ALGORITMOW. pROBLEMA. kAKOE IZ SOOTNO[ENIJ IMEET MESTO: P = NP ILI
P 6= NP ?
pOSKOLXKU NA SEGODNQ[NIJ DENX IZWESTNO BOLX[OE KOLI^ESTWO ZADA^ IZ KLASSA NP , DLQ KOTORYH, NESMOTRQ NA MNOGO^ISLENNYE POPYTKI, DO SIH POR NE PRIDUMANY POLINOMIALXNYE ALGORITMY, TO OBY^NO S^ITA@T, ^TO P 6= NP .
x4. pOLINOMIALXNAQ SWODIMOSTX I NP-POLNOTA
oPREDELENIE 1. qZYK L1 A1 NAZYWAETSQ POLINOMIALXNO
SWODIMYM (TRANSFORMIRUEMYM) K L2 A2 , OBOZNA^AETSQ L1 / L2 ,
ESLI SU]ESTWUET FUNKCIQ f : A1 ! A2 , UDOWLETWORQ@]AQ USLOWIQM:
1)FUNKCIQ f MOVET BYTX WY^ISLENA NA DETERMINIROWANNOJ MA[INE tX@RINGA S POLINOMIALXNOJ WREMENNOJ SLOVNOSTX@,
2)DLQ L@BOGO SLOWA W 2 A1 WERNO, ^TO W 2 L1 , f(W ) 2 L2 . wAVNOSTX \TOGO PONQTIQ WIDNA IZ SLEDU@]EGO UTWERVDENIQ.
uTWERVDENIE 1. eSLI L1 / L2 I L2 2 P , TO L1 2 P . dOKAZATELXSTWO. pUSTX FUNKCIQ f OSU]ESTWLQET POLINOMI-
ALXNU@ SWODIMOSTX QZYKA L1 K L2 , Mf { DETERMINIROWANNAQ MA- [INA tX@RINGA, WY^ISLQ@]AQ FUNKCI@ f , A M2 { DETERMINI-
79
ROWANNAQ MA[INA tX@RINGA, RASPOZNA@]AQ QZYK L2 , PRI^<M DLQ
NEKOTORYH POLINOMOW pf (n) I p2(n) NERAWENSTWA TMf (n) 6 pf (n) I TM2 (n) 6 p2(n) WYPOLNENY PRI L@BOM n .
rASSMOTRIM MA[INU tX@RINGA M = Mf M2 , RASPOZNA@]U@ QZYK L1 . oCENIM WREMENNU@ SLOVNOSTX \TOJ MA[INY. pUSTX SLO-
WO W 2 L1 I jW j = n . tOGDA MA[INA tX@RINGA |
Mf SDELAET |
|
NA \TOM SLOWE NE BOLEE, ^EM pf (n) [AGOW. pO\TOMU, |
DLINU SLOWA |
|
f(W) MOVNO OCENITX TAK: |
jf(W )j 6 n + pf (n) . mA[INA tX@RINGA |
|
M2 , POLU^IW SLOWO f(W ) |
W KA^ESTWE NA^ALXNOGO, SDELAET NA N<M |
NE BOLEE, ^EM p2(jf(W )j) [AGOW. wREMQ RABOTY MA[INY M NA SLOWE W SKLADYWAETSQ IZ WREM<N RABOTY MA[IN Mf I M2 . zNA^IT, tM (W) 6 pf (n)+p2(n+pf (n)) = p1(n) DLQ NEKOTOROGO POLINOMA p1 , WID KOTOROGO NE ZAWISIT OT SLOWA W . pO\TOMU, TM (n) 6 p1(n) DLQ L@BOGO n . sLEDOWATELXNO, DETERMINIROWANNAQ MA[INA tX@RINGA M IMEET POLINOMIALXNU@ WREMENNU@ SLOVNOSTX I L1 2 P , ^TO I TREBOWALOSX DOKAZATX.
oPREDELENIE 2. qZYK L BUDET NAZYWATXSQ NP -SLOVNYM ILI NP -TRUDNYM, ESLI L@BOJ QZYK IZ KLASSA NP POLINOMIALXNO SWODITSQ K L .
oPREDELENIE 3. qZYK L BUDET NAZYWATXSQ NP -POLNYM, ESLI L 2 NP I L QWLQETSQ NP -SLOVNYM.
zADA^I RASPOZNAWANIQ, SOOTWETSTWU@]IE NP -SLOVNYM I NP - POLNYM QZYKAM, TAKVE NAZYWA@TSQ NP -SLOVNYMI I NP -POLNYMI. nEFORMALXNO, IZ OPREDELENIQ 3 SLEDUET, ^TO NP -POLNYE ZADA^I QWLQ@TSQ SAMYMI SLOVNYMI W KLASSE NP , A IZ UTWERVDENIQ 1 POLU^AEM, ^TO NAHOVDENIE POLINOMIALXNOGO ALGORITMA DLQ L@BOJ NP -POLNOJ ZADA^I BUDET OZNA^ATX, ^TO P = NP .
80