Des réductions entre langues de densités différentes?


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La densité d'un langage est une fonction définie comme Supposons et sont des langues sur un alphabet fini, grand nombre-un logspace réduit à et ne sont pas dans . Les fonctions sont polynomiales s'il y a des polynômes et tels que pour tout , etXdX:N→N

dX(n)=|{x∈X∣|x|≤n}|.
ABABBL=DSPACE(log⁡n)f,g:N→Npqn∈Nf(n)≤p(g(n))g(n)≤q(f(n)) .

Si la densité de n'est pas polynomialement liée à la densité de , peut-il y avoir une réduction de l'espace de log de à ?ABBA


Contexte

J'espère que la réponse est non, mais je ne peux pas actuellement le montrer.

Il est clair que , si est alors il n'y a pas de réduction de logspace de à . Il y a donc quelques exemples pour lesquels il est possible de fournir une réponse négative définitive.ALBA

J'avais d'abord à l'esprit le cas où est un langage dur, et est obtenu en faisant des trous dans en prenant , pour un langage d'écart qui contient tous les mots de longueur pour un ensemble (voir Schmidt 1985 et aussi Regan et Vollmer 1997 ). Cela garantit une réduction triviale de à . Les langages d' ont généralement des écarts exponentiellement croissants entre les intervalles de tailles dans . Cela garantit que les densités de etBABA=B∩GGn∈SGSG⊆NABGSGAB ne sont pas polynomialement liés. Cependant, rien ne garantit que souffler des trous dans une langue donne toujours lieu à une langue qui a trop peu de structure pour être la cible d'une réduction de . (Le terme trous de soufflage vient de Downey et Fortnow 2003. ) La différence de densité pourrait être suffisante pour garantir cela, mais je ne vois pas immédiatement comment.B

Un autre exemple est quand est un mélange d'un langage dur et . Tout d' abord créer un langage gappy en croisant un langage avec un langage gap . ne contiendra alors que des instances de tailles qui se trouvent dans les intervalles de l'ensemble de tailles déterminant le langage d'intervalle. Maintenant , créez en mélangeant avec une langue inintelligible dans les lacunes, en prenant l'union de et l'intersection de avec le complément de . SiBAA∉LC∉LGASGBADADGDest assez difficile par rapport à , comme étant -hard tandis que , alors par le théorème de la hiérarchie spatiale il ne peut y avoir aucune réduction de l'espace de log de à . Il semble donc possible d'étendre cela pour montrer qu'il n'y a pas de réduction de logspace de à .CD2EXPSPACEC∈PSPACE∖LDABA

Cela laisse toujours la situation où est plus difficile que mais «pas trop», par exemple, prenez pour être SAT et pour être STCON, ou pour être QBF-SAT et pour être SAT. Pour obtenir un résultat, il peut être nécessaire de supposer pour STCON / SAT ou pour SAT / QBF-SAT, mais ce n'est pas le cas comprendre immédiatement comment utiliser ces hypothèses.DCDCDCL≠NPNP≠PSPACE


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Qu'en est-il de est un langage de densité et compose de toutes les chaînes dont le dernier bit est 0, l'union de toutes les chaînes dont le dernier bit est 1 et les premiers bits est une chaîne en A? A2o(n)Bn−1
— daniello

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Je pense que le commentaire de daniello répond à la question. En général, les réductions à plusieurs vous en disent très peu sur la densité, même si vous avez des réductions à plusieurs dans les deux sens. Les réductions de 1-1 et les réductions de 1-1 dans les deux directions (ou encore plus, les isomorphismes p) donnent des relations entre la densité (à savoir la conjecture d'isomorphisme de Berman-Hartmanis motivant le théorème de Mahaney; en fait, je pense que l'isomorphisme BH peut avoir été le motivation principale pour regarder la densité du tout en premier lieu ...)
— Joshua Grochow

Réponses:


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Soit tout langage qui n'est pas dans , tel que ait une densité , et définissons Ici est la concaténation. Le langage a une densité , qui est superpolynomiale dans . D'un autre côté, les espaces logarithmiques et réduisent l'un à l'autre ( à en concaténant , et à en réduisant toutes les chaînes se terminant parA LA2o(n)

B={s∘1|s∈{0,1}∗}∪{s∘0|s∈A}.
∘BΩ(2n)2o(n)ABAB0BA1à la plus petite instance oui de A et en supprimant le dernier bit de toutes les chaînes se terminant par ). D'où également.0B∉L

Pour satisfaire l'exigence selon laquelle , doit être suffisamment dur dans cette construction. Il suffit de laisser être une version unaire de Halting qui a au plus une instance de chaque taille d'entrée. B∉LAA
— András Salamon

@ András Salamon, merci de l'avoir signalé, a modifié la réponse pour capturer le commentaire.
— daniello
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