什么是np完全问题?为什么它在计算机科学中如此重要?


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I have heard an explanation, that is:" NP-Completeness is probably one of the more enigmatic ideas in the study of algorithms. "NP" stands for "nondeterministic polynomial time," and is the name for what is called a complexity class to which problems can belong. The important thing about the NP complexity class is that problems within that class can be verified by a polynomial time algorithm. As an example, consider the problem of counting stuff. Suppose there are a bunch of apples on a table. The problem is "How many apples are there?" You are provided with a possible answer, 8. You can verify this answer in polynomial time by using the algorithm of, duh, counting the apples. Counting the apples happens in O(n) (that's Big-oh notation) time, because it takes one step to count each apple. For n apples, you need n steps. This problem is in the NP complexity class.

如果一个问题可以证明它既NP-Hard,又在多项式时间内可验证,那么它就被归类为NP-complete。在不深入讨论NP-Hard的情况下,只要说明某些问题的多项式时间解还没有找到就足够了。也就是说,它需要n!(n !)步来解它们。然而,如果给你一个np完全问题的解,你可以在多项式时间内验证它。

np完全问题的一个经典例子是旅行商问题。”

作者:ApoxyButt 来自:http://www.everything2.com/title/NP-complete

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NP代表非确定性多项式时间。

这意味着使用非确定性图灵机(就像常规图灵机,但也包括非确定性“选择”函数)可以在多项式时间内解决问题。基本上,解必须在多边形时间内可测试。如果是这样的话,一个已知的NP问题可以用修改输入的给定问题来解决(一个NP问题可以简化为给定问题),那么这个问题就是NP完全的。

从np完全问题中得到的主要东西是,它不能以任何已知的方式在多项式时间内解决。NP-Hard/NP-Complete是一种表明某些类型的问题在现实时间内无法解决的方法。

编辑:正如其他人所注意到的,np完全问题通常有近似解。在这种情况下,近似解通常给出一个近似界,用特殊的符号告诉我们这个近似有多接近。

np完全是一类问题。

P类由那些可以在多项式时间内解决的问题组成。例如,对于某个常数k,它们可以用O(nk)来求解,其中n是输入的大小。简单地说,您可以编写一个在合理时间内运行的程序。

NP类由那些在多项式时间内可验证的问题组成。也就是说,如果我们已知一个可能的解,那么我们可以在多项式时间内检验这个解是否正确。

一些例子是布尔可满足性(或SAT)问题,或哈密顿循环问题。在NP类中有很多已知的问题。

NP完全意味着问题至少和NP中的任何问题一样难。

它对计算机科学很重要,因为它已经证明了NP中的任何问题都可以转化为NP完备中的另一个问题。这意味着任何一个NP完全问题的解都是所有NP问题的解。

安全性中的许多算法依赖于NP困难问题没有已知解的事实。如果能找到解决方案,它肯定会对计算产生重大影响。

基本上这个世界的问题可以分为

1)无法解决的问题 2)棘手问题 3) np问题 4) P-Problem


1)第一个是没有解决问题的办法。 2)其次是需要指数时间(即O (2 ^ n)以上)。 3)第三个是NP。 4)第四个问题很简单。


P:多项式时间问题的解。

NP:指多项式时间尚未找到一个解决方案。我们不确定有没有多项式时间的解决方案,但一旦你提供了一个解决方案,这个解决方案可以在多项式时间验证。

NP完全:是指在多项式时间中我们还没有找到一个解,但它可以在多项式时间中得到验证。NP中的NPC问题是比较困难的问题,所以如果我们能证明NPC问题有P个解,那么NP问题就能在P个解中找到。

NP困难:指多项式时间尚未找到解决方案,但它肯定无法在多项式时间内得到验证。NP难的问题超过NPC难的问题。

如果你想找一个np完全问题的例子那么我建议你看一下3-SAT。

基本前提是你有一个合取范式的表达式,这是一种说法,你有一系列由or连接的表达式,它们都必须为真:

(a or b) and (b or !c) and (d or !e or f) ...

3- sat问题是找到一个满足表达式的解,其中每个or表达式恰好有3个布尔值可以匹配:

(a or !b or !c) and (!a or b or !d) and (b or !c or d) ...

这个问题的解可能是(A =T, b=T, c=F, d=F)。然而,目前还没有发现能在一般情况下在多项式时间内解决这个问题的算法。这意味着解决这个问题的最佳方法基本上是进行强力的猜测和检查,并尝试不同的组合,直到找到一个有效的组合。

3-SAT问题的特殊之处在于任何np完全问题都可以简化为3-SAT问题。这意味着如果你能找到一个多项式时间算法来解决这个问题,那么你就能得到1,000,000美元,更不用说全世界计算机科学家和数学家的尊重和钦佩了。

老实说,维基百科可能是寻找答案的最佳场所。

如果NP = P,那么我们就可以比我们之前认为的更快地解决非常困难的问题。如果我们在P(多项式)时间内只解决了一个np -完全问题,那么它可以应用于np -完全范畴内的所有其他问题。