¿Es 2-SAT con relaciones XOR NP-completo?


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Me pregunto si hay un algoritmo polinómico para "2-SAT con relaciones XOR". Tanto 2-SAT como XOR-SAT están en P, pero ¿es su combinación?

Entrada de ejemplo:

  • Parte 2-SAT: (a or !b) and (b or c) and (b or d)

  • Parte XOR: (a xor b xor c xor 1) and (b xor c xor d)

En otras palabras, la entrada es la siguiente fórmula booleana:

(a∨¬b)∧(b∨c)∧(b∨d)∧(a⊕b⊕¬c)∧(b⊕c⊕d).

Ejemplo de salida: Satisfacible: a = 1, b = 1, c = 0, d = 0.

Tanto el número de cláusulas 2-SAT como el número de cláusulas XOR en la entrada son , donde es el número de variables booleanas.nO(n)n


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este problema es bastante cercano, bitor xor de vectores para igualar un vector objetivo , cstheory.se
— vzn

Respuestas:


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Las relaciones 2-SAT-con-XOR pueden probarse NP-completo mediante la reducción de 3-SAT. Cualquier cláusula 3-SAT se puede reescribir en la expresión de relaciones 2-SAT-with-XOR equisatisfiable con y como nuevas variables.

(x1∨x2∨x3)
(x1∨y¯)∧(y⊕x2⊕z)∧(z¯∨x3)
yz

Todas las respuestas parecen ser correctas o de ayuda, pero esta me pareció la más elegante (en mi humilde opinión).
— Albert Hendriks

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Buena respuesta. Vale la pena mencionar que la mera satisfacción no sería suficiente aquí (ya que las asignaciones satisfactorias de las expresiones correspondientes a todas las cláusulas de un CNF satisfactorio podrían no coincidir), pero su expresión reescrita en realidad tiene una asignación satisfactoria correspondiente para cada asignación satisfactoria de La cláusula original.
— Klaus Draeger

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No ha especificado la aridad de sus relaciones XOR, pero como en la reducción habitual de SAT a 3SAT, siempre puede organizar que su aridad sea como máximo 3. Ahora está en una excelente posición para aplicar el teorema de dicotomía de Schaefer , que decirle si su problema está en P o NP-completo (estas son las dos únicas opciones). Si resulta que está en P, el siguiente paso podría ser mirar a Allender et al. , que le permitirá saber qué tan fácil es su problema.


Esto no tiene en cuenta la condición de que haya restricciones , pero siempre puede agregar variables ficticias para asegurarse de que se cumple la condición. O(n)
— Yuval Filmus

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Según el teorema de la dicotomía de Schaefer , esto es NP completo.

Considere el caso donde todas las cláusulas tienen 2 o 3 literales en ellas; entonces podemos considerar esto como un problema de satisfacción de restricciones sobre un conjunto de relaciones de aridad 3. En particular, las relaciones son las siguientes: , , , , .ΓR(x,y,z)x∨yx∨¬y¬x∨¬yx⊕y⊕zx⊕y⊕¬z

Ahora aplique el teorema de dicotomía de Schaefer, en su forma moderna . Verifique cada una de las seis operaciones para ver si son un polimorfismo:

  • Unario 0: no es un polimorfismo de .x∨y
  • Unario 1: No es un polimorfismo de .¬x∨¬y
  • Binario AND: no es un polimorfismo de . (Considere y ; ambos satisfacen la relación, pero su Y-puntiagudo Y no.)x∨y(0,1,0)(1,0,0)(0,0,0)
  • Binario OR: no es un polimorfismo de . (Considere y ; satisfacen la relación, pero no.)¬x∨¬y(0,1,0)(1,0,0)(1,1,0)
  • Mayoría ternaria: no es un polimorfismo de . (Considere y y ; satisfacen la relación, pero su mayoría no.)x⊕y⊕z(0,0,1)(0,1,0)(1,0,0)(0,0,0)
  • Minoría ternaria: no es un polimorfismo de . (Considere , y ; satisfacen la relación, pero su minoría no.)( 0 , 1 , 0 ) ( 1 , 0 , 0 ) ( 1 , 1 , 0 ) ( 0 , 0 , 0 )x∨y(0,1,0)(1,0,0)(1,1,0)(0,0,0)

Se deduce que este problema es NP-completo, incluso si restringe todas las cláusulas XOR para que tengan una longitud máxima de 3.


Por otro lado, si todas las cláusulas XOR están restringidas a una longitud máxima de 2, entonces esto está en P. En particular es equivalente a , por lo que cualquier fórmula de este tipo es equivalente a una fórmula 2SAT, cuya satisfacción se puede determinar en tiempo polinómico.( x ∨ y ) ∧ ( ¬ x ∨ ¬ y )(x⊕y)(x∨y)∧(¬x∨¬y)

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