NP-complete problems. IS, 4-Degree IS,CLIQUE, NODE COVER, MAX CUT, MAX BISECTION, BISECTION WIDTH. NP-complete problems 1 / 30

Σχετικά έγγραφα
Chapter 9: NP-Complete Problems

Υπολογιστική Πολυπλοκότητα

Μη Ντετερμινισμός και NP-Πληρότητα

Μη Ντετερμινισμός και NP-Πληρότητα

Υπολογιστική Πολυπλοκότητα

Επίπεδα Γραφήματα : Προβλήματα και Υπολογιστική Πολυπλοκότητα

Μη Ντετερμινισμός και NP-Πληρότητα

4η Γραπτή Ασκηση Αλγόριθμοι και Πολυπλοκότητα CoReLab ΣΗΜΜΥ 7 Φεβρουαρίου 2017 CoReLab (ΣΗΜΜΥ) 4η Γραπτή Ασκηση 7 Φεβρουαρίου / 38

Κεφάλαιο 8. NP και Υπολογιστική Δυσεπιλυσιμότητα. Παύλος Εφραιμίδης V1.1,

4η Γραπτή Ασκηση Αλγόριθμοι και Πολυπλοκότητα CoReLab ΣΗΜΜΥ 3/2/2019 CoReLab (ΣΗΜΜΥ) 4η Γραπτή Ασκηση 3/2/ / 37

ΔΥΣΚΟΛΙΑ ΣΤΗΝ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΙΜΟΤΗΤΑ

NP-πληρότητα. Λεωνίδας Παληός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Κεφάλαιο 8. NP και Υπολογιστική Δυσεπιλυσιμότητα. Χρησιμοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

Λύσεις 4ης Σειράς Ασκήσεων

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι βασισμένοι σε Γραμμικό Προγραμματισμό

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Κεφάλαιο 8. NP και Υπολογιστική Δυσεπιλυσιµότητα. Χρησιµοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

Ορατότητα σε απλά πολύγωνα

S A : N G (S) N G (S) + d S d + d = S

Διάλεξη 7: X Y Σχήμα 7.2: Παράδειγμα για το Πόρισμα 7.2, όπου: 1 = {1, 2, 5}, 2 = {1, 2, 3}, 3 = {4}, 4 = {1, 3, 4}. Θ

Θεωρία Γραφημάτων Θεμελιώσεις-Αλγόριθμοι-Εφαρμογές

Διάλεξη 4: Θεωρία Γραφημάτων Γραφέας: Σ. Κ. Διδάσκων: Σταύρος Κολλιόπουλος συνεκτικά γραφήματα (συνέχεια) Πρόταση 4.1 Δύο μπλοκ ενός

Μαθηματική Λογική (προπτυχιακό) Εξέταση Ιανουαρίου 2018 Σελ. 1 από 5

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι βασισμένοι σε Γραμμικό Προγραμματισμό

Σειρά Προβλημάτων 1 Λύσεις

Θεωρία Γραφημάτων 7η Διάλεξη

Κλάσεις Πολυπλοκότητας

ILP-Feasibility conp

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι βασισμένοι σε Γραμμικό Προγραμματισμό

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

4. Ο,τιδήποτε δεν ορίζεται με βάση τα (1) (3) δεν είναι προτασιακός τύπος.

Διάλεξη 4: Απόδειξη: Για την κατεύθυνση, παρατηρούμε ότι διαγράφοντας μια κορυφή δεν μπορούμε να διαχωρίσουμε τα u και v. Αποδεικνύουμε

Μη γράφετε στο πίσω μέρος της σελίδας

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

q(g \ S ) = q(g \ S) S + d = S.

ψ φ2 = k χ φ2 = 4k χ φ1 = χ φ1 + χ φ2 + 3 = 4(k 1 + k 2 + 1) + 1 ψ φ1 = ψ φ1 + χ φ2 = k k = (k 1 + k 2 + 1) + 1

e 2 S F = [V (H), V (H)]. 3-1 e 1 e 3

για NP-Δύσκολα Προβλήματα

Θεωρία Γραφημάτων Θεμελιώσεις-Αλγόριθμοι-Εφαρμογές

Κλάση NP, NP-Complete Προβλήματα

Θεωρία Υπολογισμού και Πολυπλοκότητα

ΘΕΩΡΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΩΝ ΚΑΙ ΑΥΤΟΜΑΤΩΝ

Συνεκτικά σύνολα. R είναι συνεκτικά σύνολα.

Στοιχεία Θεωρίας Αριθμών & Εφαρμογές στην Κρυπτογραφία

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι για NP- ύσκολα Προβλήματα

f x 0 για κάθε x και f 1

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Διάλεξη 3: Σχήμα 3.3: Το σύνολο των κόκκινων ακμών είναι ακμοδιαχωριστής αλλά όχι τομή. Το σύνολο ακμών {1, 2, 3} είναι τομή. Από

Τομές Γραφήματος. Γράφημα (μη κατευθυνόμενο) Συνάρτηση βάρους ακμών. Τομή : Διαμέριση του συνόλου των κόμβων σε δύο μη κενά σύνολα

m = 18 και m = G 2

ΑΝΑΛΥΣΗ 2. Μ. Παπαδημητράκης.

HY118-Διακριτά Μαθηματικά. Θεωρία γράφων / γραφήματα. Τι έχουμε δει μέχρι τώρα. Υπογράφημα. 24 -Γράφοι

Τεχνητή Νοημοσύνη. 8η διάλεξη ( ) Ίων Ανδρουτσόπουλος.

Σειρά Προβλημάτων 5 Λύσεις

ΚΥΠΡΙΑΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ Β' ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΛΥΚΕΙΟΥ. «Ευκλείδης» Ημερομηνία: 4/03/2017 Ώρα εξέτασης: 10:00-14:30

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΛΟΓΙΚΗΣ

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Περιεχόμενα 1 Πρωτοβάθμια Λογική Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά και Πληροφορικής Μαθηματικά Πανεπιστήμιο ΙΙ Ιωαννίνων ) / 60

Συνεκτικά σύνολα. R είναι συνεκτικά σύνολα.

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Σειρά Προβλημάτων 5 Λύσεις

Θεωρία Γραφημάτων 6η Διάλεξη

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

Chapter 7, 8 : Time, Space Complexity

2 ) d i = 2e 28, i=1. a b c

1. Σε ένα τουρνουά με 8 παίκτες μπορεί οι παίκτες να συμμετείχαν σε: 6,5,4,4,4,3,1,1 αγώνες αντίστοιχα;

HY 180 Λογική Διδάσκων: Δ. Πλεξουσάκης Φροντιστήριο 5

ΟΜΑΔΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΩΝ

Διαίρει και Βασίλευε. πρόβλημα μεγέθους Ν. διάσπαση. πρόβλημα μεγέθους k. πρόβλημα μεγέθους Ν-k

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Θεωρία Γραφημάτων 10η Διάλεξη

Υπολογιστική Πολυπλοκότητα Εξέταση Ιουνίου 2017 Σελ. 1 από 5

Σημειωματάριο Δευτέρας 4 Δεκ. 2017

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

Θεωρία Γραφημάτων: Ορολογία και Βασικές Έννοιες

Επανάληψη. ΗΥ-180 Spring 2019

ΤΕΧΝΗΤΗ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗ. Ενότητα 9: Προτασιακή λογική. Ρεφανίδης Ιωάννης Τμήμα Εφαρμοσμένης Πληροφορικής

ΓΡΑΜΜΙΚΟΣ & ΔΙΚΤΥΑΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ

Θεωρία Γραφημάτων 5η Διάλεξη

Μέγιστη ροή. Κατευθυνόμενο γράφημα. Συνάρτηση χωρητικότητας. αφετηρίακός κόμβος. τερματικός κόμβος. Ροή δικτύου. με τις ακόλουθες ιδιότητες

HY118-Διακριτά Μαθηματικά. Θεωρία γράφων/ γραφήματα. Τι έχουμε δει μέχρι τώρα. Ισομορφισμός γράφων: Μία σχέση ισοδυναμίας μεταξύ γράφων.

Τίτλος Μαθήματος: Θεωρία Γραφημάτων. Ενότητα: Συνεκτικότητα και Δισυνεκτικότητα. Διδάσκων: Λέκτορας Xάρης Παπαδόπουλος. Τμήμα: Μαθηματικών

z 1 E(G) 2(k 1) = 2k 3. x z 2 H 1 H 2

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι βασισμένοι σε Γραμμικό Προγραμματισμό

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Θεωρία Γραφημάτων και Εφαρμογές - Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Φεβρουάριος 2017

Προσεγγιστικοί Αλγόριθμοι

Το πρόβλημα μονοδρόμησης (The One-Way Street Problem)

έντρα ιδάσκοντες:. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

n ίδια n διαφορετικά n n 0 n n n 1 n n n n 0 4

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

ΑΙΚΑΤΕΡΙΝΗ-ΠΑΝΑΓΙΩΤΑ ΣΤΟΥΚΑ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΛΑΜΠΡΟΥ. μπλ 2014

Γράφοι. Ένας γράφος ή αλλιώς γράφηµα αποτελείται απο. Εφαρµογές: Τηλεπικοινωνιακά και Οδικά ίκτυα, Ηλεκτρονικά Κυκλώµατα, Β.. κ.ά.

u v 4 w G 2 G 1 u v w x y z 4

Approximating Map Labeling. Michael A. Bekos School of Applied Mathematics and Physical Sciences National Technical University of Athens Greece

Αλγόριθμοι και Πολυπλοκότητα

2. dim(p ) = n rank(a = )

Transcript:

NP-complete problems IS, 4-Degree IS,CLIQUE, NODE COVER, MAX CUT, MAX BISECTION, BISECTION WIDTH Καλογερόπουλος Παναγιώτης (ΜΠΛΑ) NP-complete problems 1 / 30

Independent Set is NP-complete Ορισμός. Εστω G = (V, E) μη κατευθυνόμενο γράφημα και I V. Θα λέμε ότι το σύνολο I είναι ανεξάρτητο αν για κάθε i, j I δεν υπάρχει ακμή που να συνδέει τα i, j. Κάθε γράφημα έχει ανεξάρτητο σύνολο κορυφών. IS-problem Υπάρχει ανεξάρτητο σύνολο κορυφών I με k κορυφές; Θα αποδείξουμε ότι το Independent Set είναι NP-compete με αναγωγή του 3SAT στο Independent Set. NP-complete problems 2 / 30

Independent Set is NP-complete Για κάθε πρόταση φ = c 1 c 2... c m σε κανονική συζευκτική μορφή θα κατασκευάσουμε κατάλληλο γράφημα του οποίου θα υπολογίσουμε το MIS. Ας δούμε πρώτα ένα παράδειγμα: Αν φ = (x 1 x 2 x 3 ) ( x 1 x 2 x 3 ) ( x 1 x 2 x 3 ) NP-complete problems 3 / 30

Independent Set is NP-complete NP-complete problems 4 / 30

Independent Set is NP-complete Παρατηρήσεις: Θα περιοριστούμε σε γραφήματα οι κορυφές των οποίων μπορούν να διαχωριστούν σε m διακεκριμένα τρίγωνα. Κάθε τρίγωνο μπορεί να συνεισφέρει μόνο με μία κορυφή σε κάποιο ανεξάρτητο σύνολο. Κάθε ανεξάρτητο σύνολο μπορεί να έχει το πολύ m κορυφές. NP-complete problems 5 / 30

Independent Set is NP-complete Κατασκευή του γραφήματος. Στην γενική περίπτωση που μας έχει δοθεί η πρόταση φ = c 1 c 2... c m σε κανονική συζευκτική μορφή κατασκευάζουμε κατάλληλο γράφημα G = (V, E) ως εξής: Για κάθε όρο c i, i = 1,..., m κατασκευάζουμε τρίγωνο με «ετικέτες» κορυφών τα literals του c i. Συνολικά κατασκευάζονται m το πλήθος τρίγωνα. Κορυφές (που ανήκουν σε διαφορετικά τρίγωνα) με ετικέτες που αντιστοιχούν σε αντίθετα literals ενώνονται με ακμή. Ισχυρισμός. Η φ είναι 3 SAT ικανοποιήσιμη αν και μόνο αν το γράφημα G = (V, E) έχει Independent Set I με m κορυφές. NP-complete problems 6 / 30

Independent Set is NP-complete Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει Independent Set I με m κορυφές. Κάθε τρίγωνο συνεισφέρει στο I με μια κορυφή. Εφόσον κορυφές με ετικέτες της μορφής x, x συνδέονται με ακμή, το I αποδίδει αληθοτιμές που ικανοποιούν την φ. Τα literals της φ με τιμή 1 είναι οι ετικέτες των κορυφών που ανήκουν στο σύνολο I. Εφόσον το I περιέχει m κορυφές όλοι οι όροι της φ ικανοποιούνται. NP-complete problems 7 / 30

Independent Set is NP-complete Αντίστροφα, αν υπάρχει μια απόδοση αληθοτιμών που ικανοποιεί την φ. Από κάθε όρο c i, i = 1,..., m της φ επιλέγουμε ένα literal με αληθοτιμή 1. Επιλέγουμε στο γράφημα G = (V, E) την κορυφή του τριγώνου (που έχει κατασκευαστεί από τον αντίστοιχο όρο c i ) με ετικέτα το literal αυτό. Το σύνολο I περιέχει μία κορυφή από κάθε τρίγωνο. Προφανώς, το I είναι Independent Set και περιέχει m κορυφές. NP-complete problems 8 / 30

4-Degree Independent Set is NP-complete 4-Degree Independent Set Εστω γράφημα G = (V, E). Κάθε κορυφή του G έχει βαθμό το πολύ 4. Υπάρχει ανεξάρτητο σύνολο κορυφών με k κορυφές; Πρόταση (9.3 [1]) Το 3SAT παραμένει NP-complete ακόμα και στην περίπτωση που κάθε μεταβλητή εμφανίζεται το πολύ 3 φορές και κάθε literal το πολύ δύο. Εστω λοιπόν ότι η αρχική πρόταση περιέχει το πολύ 2 εμφανίσεις κάθε literal και το πολύ 3 εμφανίσεις κάθε μεταβλητής. NP-complete problems 9 / 30

4-Degree Independent Set is NP-complete Κατασκευάζουμε όπως και πριν γράφημα G = (V, E). Από τον τρόπο κατασκευής του γραφήματος κάθε κορυφή έχει βαθμό το πολύ 4. Αν κάποιος όρος περιέχει μόνο δύο literals τότε αντί για τρίγωνο έχουμε ευθύγραμμο τμήμα στο γράφημα. Κάθε κορυφή συνδέεται το πολύ με δύο κορυφές που αντιστοιχούν στον ίδιο όρο. - Δύο κορυφές όταν ο αντίστοιχος όρος περιέχει 3 literals. - Μία κορυφή αν ο αντίστοιχος όρος περιέχει 2 literals. Κάθε κορυφή συνδέεται το πολύ με δύο κορυφές που αντιστοιχούν σε εμφανίσεις αντίθετων literals. Αποδεικνύεται με ανάλογο τρόπο ότι και το 4-Degree Independent Set είναι NP-complete. NP-complete problems 10 / 30

Clique is NP-complete Ορισμός Στο πρόβλημα Clique μας δίνεται γράφημα G = (V, E) και k N. Υπάρχουν k κορυφές που να σχηματίζουν Clique ; Παρατήρηση Το πρόβλημα της clique είναι ισοδύναμο με το να βρούμε Independent Set στο συμπληρωματικό γράφημα. NP-complete problems 11 / 30

Clique is NP-complete NP-complete problems 12 / 30

Node Cover is NP-complete Ορισμός. Στο πρόβλημα Node Cover μας δίνεται γράφημα G = (V, E) και k N. Υπάρχει σύνολο I V με k ή λιγότερες κορυφές ώστε κάθε ακμή του G να έχει το ένα άκρο της στο I ; Παρατήρηση Το σύνολο I είναι Independent Set του γραφήματος G = (V, E) αν και μόνο αν το V I είναι Node Cover του ίδιου γραφήματος. NP-complete problems 13 / 30

MAX CUT is NP-complete Τομή (cut) σε μη κατευθυνόμενο γράφημα G = (V, E) είναι μια διαμέριση των κορυφών σε δύο μη κενά σύνολα S και V \ S. Μέγεθος της τομής (S, V \ S) είναι το πλήθος των ακμών που συνδέουν τις κορυφές του S με τις κορυφές του V \ S. Max Cut problem Να βρεθεί τομή S μέγιστου μεγέθους. (Max Cut problem). NP-complete problems 14 / 30

MAX CUT is NP-complete Θα αποδείξουμε ότι το MAX CUT είναι NP-complete με αναγωγή του NAESAT στο MAX CUT. Για την αναγωγή θα κατασκευάσουμε κατάλληλο γράφημα. Ας περιγράψουμε τη δημιουργία του γραφήματος πρώτα σ ένα παράδειγμα. Ας υποθέσουμε ότι μας έχει δοθεί η ακόλουθη πρόταση: φ = (x 1 x 2 ) (x 1 x 3 ) ( x 1 x 2 x 3 ) Θα κατασκευάσουμε γράφημα G = (V, E) ως εξής: NP-complete problems 15 / 30

MAX CUT is NP-complete Για κάθε μεταβλητή x που εμφανίζεται σε κάποιον όρο της πρότασης δημιουργούμε δύο κορυφές στο γράφημα τις x, x. NP-complete problems 16 / 30

MAX CUT is NP-complete Για κάθε όρο (x y z) που εμφανίζεται στην πρόταση φ δημιουργούμε ένα τρίγωνο αν τα x, y, z είναι διαφορετικά ενώ στην περίπτωση που κάποια συμπίπτουν ενώνουμε τα υπόλοιπα με δύο(!) ακμές. NP-complete problems 17 / 30

MAX CUT is NP-complete NP-complete problems 18 / 30

MAX CUT is NP-complete NP-complete problems 19 / 30

MAX CUT is NP-complete Για κάθε εμφάνιση μίας μεταβλητής x ή της άρνησης της x δημιουργούμε και μία ακμή που συνδέει τις κορυφές x, x. NP-complete problems 20 / 30

MAX CUT is NP-complete Στην γενική περίπτωση που μας έχει δοθεί η πρόταση φ = c 1 c 2... c m και στους όρους c i, i = 1,..., m εμφανίζονται οι μεταβλητές x 1,..., x n κατασκευάζουμε ένα γράφημα G = (V, E) ως εξής: V = {x 1, x 2,..., x n, x 1, x 2,..., x n } Για κάθε όρο δημιουργούμε - τρίγωνο που συνδέει τις κορυφές με ετικέτες τα αντίστοιχα literals (αν περιέχει 3) - ενώνουμε με διπλή ακμή τις κορυφές με ετικέτες τα αντίστοιχα literals (αν περιέχει 2). Αν μια μεταβλητή x εμφανίζεται στην πρόταση φ, n φορές δημιουργούμε n ακμές που συνδέουν τις κορυφές με ετικέτες x, x. Θα αποδείξουμε ότι η φ είναι NAESAT ικανοποιήσιμη αν και μόνο αν το γράφημα G = (V, E) έχει τομή (S, V \ S) μεγέθους 5m. NP-complete problems 21 / 30

MAX CUT is NP-complete Χωρίς βλάβη της γενικότητας μπορούμε να υποθέσουμε ότι κορυφές με ετικέτες αντίθετα literals ανήκουν σε διαφορετικά μέρη της τομής. NP-complete problems 22 / 30

MAX CUT is NP-complete Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει τομή (S, V \ S) μεγέθους 5m. Θεωρούμε ότι οι κορυφές στο σύνολο S αποδίδουν στην αντίστοιχη μεταβλητή την τιμή αληθείας 1 και όσες ανήκουν στο V \ S την τιμή αληθείας 0. Υπάρχουν 3m το πλήθος ακμές που συνδέουν κάθε μεταβλητή με την άρνηση της. Οι υπόλοιπες 2m το πλήθος ακμές μπορούν μόνο να προκύψουν από τους m όρους της πρότασης φ. - Κάθε όρος μπορεί να συμβάλλει το πολύ με δύο ακμές. - Συνεπώς όλοι οι όροι έχουν ακμές που διασχίζουν την τομή (όλοι οι όροι συμβάλλουν). - Κάθε όρος, περιέχει έναν παράγοντα που ικανοποιείται και έναν που δεν ικανοποιείται. NP-complete problems 23 / 30

MAX CUT is NP-complete Αντίστροφα, αν η φ είναι NAESAT ικανοποιήσιμη. Θεωρούμε ότι στο σύνολο S ανήκουν οι κορυφές του γραφήματος με ετικέτες που αντιστοιχούν σε literals που έχουν αληθοτιμή 1. Οι υπόλοιπες κορυφές ανήκουν στο V \ S. 3m το πλήθος ακμές διασχίζουν την τομή διότι αν x S τότε x V \ S. Για κάθε όρο υπάρχει ένα literal με τιμή αληθείας 1 και ένα με 0. Συνεπώς κάθε όρος συνεισφέρει με 2 ακμές στην τομή. Συνολικά 2m ακμές. Αθροίζοντας έχουμε 5m το πλήθος ακμές. NP-complete problems 24 / 30

MAX CUT is NP-complete NP-complete problems 25 / 30

Max Bisection is NP-complete Ορισμός Στο πρόβλημα Max Bisection μας δίνεται γράφημα G = (V, E) και k N. Max Bisection problem Να βρεθεί τομή S μεγέθους τουλάχιστον k ώστε S = V S ; Θα αποδείξουμε ότι το πρόβλημα Max Bisection παραμένει NP-complete. Απόδειξη. Η απόδειξη θα γίνει με αναγωγή από το Max Cut. NP-complete problems 26 / 30

Max Bisection is NP-complete Κατασκευάζουμε νέο γράφημα G προσθέτοντας V το πλήθος αποκομμένες κορυφές στο G. Το G έχει τομή μεγέθους k αν και μόνο αν το G έχει Max Bisection μεγέθους k. Κάθε τομή του G μπορεί εύκολα να μετατραπεί σε max bisection απλά μοιράζοντας τις κορυφές κατάλληλα στα σύνολα S, V S. NP-complete problems 27 / 30

Max Bisection is NP-complete NP-complete problems 28 / 30

Bisection Width is NP-complete Ορισμός Στο πρόβλημα Bisection Width μας δίνεται γράφημα G = (V, E) και k N. Bisection Width Να βρεθεί τομή S, μεγέθους το πολύ k ώστε S = V S Θα αποδείξουμε ότι το πρόβλημα Bisection Width είναι NP-complete. NP-complete problems 29 / 30

Bisection Width is NP-complete Απόδειξη. Αρκεί απλά να παρατηρήσουμε ότι το γράφημα G = (V, E) με V = 2n έχει Bisection μεγέθους k αν και μόνο αν το συμπληρωματικό του γράφημα έχει Bisection μεγέθους n 2 k. NP-complete problems 30 / 30