\documentclass[a4,landscape,twocolumn]{article} \usepackage[utf8]{inputenc} \usepackage[czech]{babel} \usepackage{amssymb} \usepackage{a4wide} \usepackage{amsmath} \usepackage[margin=1cm]{geometry} \setlength{\columnsep}{1cm} \setlength{\columnseprule}{1pt} \newcommand{\veta}[1]{\subsection{#1}} \newcommand{\R}{\mathbb{R}} \newcommand{\Z}{\mathbb{Z}} \newcommand{\C}{\mathbb{C}} \newcommand{\N}{\mathbb{N}} \newcommand{\I}{\mathbb{I}} \newcommand{\K}{\mathbb{K}} \newcommand{\T}{\mathbb{T}} \newcommand{\Q}{\mathbb{Q}} \renewcommand{\thesubsection}{\arabic{subsection}} \newcommand{\n}[1]{\mathtt{#1}} \newcommand{\nn}[1]{{\tt #1}} \begin{document} \pagestyle{empty} \centerline{\Large Složitost II} %\section*{Zápočtové věty} \veta{Základní třídy a vztahy} \begin{tabular}{llll} \tt LOG & $\n{DSPACE}(\log n)$ & \tt P & $\bigcup_{c\geq 0}\n{DTIME}(n^c)$\\ \tt NLOG & $\n{NSPACE}(\log n)$ & \tt NP & $\bigcup_{c\geq 0}\n{NTIME}(n^c)$ \\ \tt POLYLOG & $\bigcup_{c\geq 0}\n{DSPACE}(\log^c n)$ & \tt DEXT & $\bigcup_{c\geq 0}\n{DTIME}(2^{cn})$ \\ \tt PSPACE & $\bigcup_{c\geq 0}\n{DSPACE}(n^c)$ & \tt NEXT & $\bigcup_{c\geq 0}\n{NTIME}(2^{cn})$\\ \tt NPSPACE & $\bigcup_{c\geq 0}\n{NSPACE}(n^c)$ & \tt EXPTIME & $\bigcup_{c\geq 0}\n{DTIME}(2^{n^c})$\\ \tt EXPSPACE & $\bigcup_{c\geq 0}\n{DSPACE}(2^{cn})$ & \tt NEXPTIME & $\bigcup_{c\geq 0}\n{NTIME}(2^{n^c})$\\ \end{tabular} \begin{enumerate} \item $\n{NLOG} \subseteq \n{P} \subseteq \n{NP} \subseteq \n{PSPACE} = \n{NPSPACE} \subseteq \n{EXPTIME}$ \item $\n{NLOG} \subset \n{PSPACE} \subset \n{EXPSPACE}$ \item $\n{P} \subset \n{DEXT} \subset \n{EXPTIME}$ \end{enumerate} \veta{O lineární prostorové kompresi} Nechť je jazyk $L$ přijímán DTS $M$ s prostorovou složitostí $S(n)$. Potom $\forall r\in\N^+$ existuje DTS $M'$, který má prostorovou složitost $S(n)/r$ a přijímá $L$ (a zachovává počet pásek). \veta{O lineárním zrychlení} \begin{enumerate} \item Nechť je jazyk $L$ přijímán DTS $M$, který má časovou složitost $T(n)$ a nechť $\inf_{n\to\infty} {T(n) \over n} = \infty$, potom $\forall c > 0$ existuje DTS $M'$, který má časovou složitost $cT(n)$ a přijímá jazyk $L$. \item Nechť je jazyk $L$ přijímán DTS $M$, který má časovou složitost $T(n)=cn$, kde $c>1$. Potom $\forall \epsilon > 0$ existuje DTS $M'$, který má časovou složitost $(1+\epsilon)n$ a přijímá jazyk $L$. \end{enumerate} Neboli: \begin{enumerate} \item $\inf_{n\to\infty} {T(n) \over n} = \infty \quad \Rightarrow \quad \forall c>0 \quad \n{DTIME}(T(n)) = \n{DTIME}(cT(n))$ \item $T(n) = cn, c > 1 \quad \Rightarrow \quad \n{DTIME}(T(n)) = \n{DTIME}((1+\epsilon)n)$ \end{enumerate} A úplně stejně pro nedeterministické. \veta{O deterministické prostorové hierarchii} Nechť $S_1,S_2: \N \to \N$ jsou funkce takové, že $S_1 \in o(S_2)$, $S_2$ je prostorově konstruovatelná a $S_1(n) \geq \log_2 n$. Potom existuje jazyk $L$, pro který platí: $$ L \in \n{DSPACE}(S_2(n)) \setminus \n{DSPACE}(S_1(n)) $$ \veta{O deterministické časové hierarchii} Nechť $T_1,T_2: \N \to \N$ jsou funkce takové, že $T_1 \log T_1 \in o(T_2)$ a $T_2$ je časově konstruovatelná. Potom existuje jazyk $L$, pro který platí: $$ L \in \n{DTIME}(T_2(n)) \setminus \n{DTIME}(T_1(n)) $$ \veta{O vztazích} Nechť $f: \N \to \N$ je funkce. Potom platí: \begin{enumerate} \item $\n{NTIME}(f(n)) \subseteq \n{DSPACE}(f(n))$ \item $L\in \n{NSPACE}(f(n)), f(n) \geq \log_2 n \quad \Rightarrow \exists c_L: L\in \n{DTIME}(c_L^{f(n)})$ \end{enumerate} \veta{Savičova} Nechť $S: \N \to \N$ je prostorově konstruovatelná funkce taková, že $S(n) \geq \log_2 n$. Potom: $$ \n{NSPACE}(S(n)) \subseteq \n{DSPACE}(S^2(n)) $$ \veta{Translační} Nechť $S_1, S_2, f$ jsou prostorově konstruovatelné funkce taková, že $f(n), S_2(n) \geq n$. Potom: \begin{align*} & \n{NSPACE}(S_1(n)) \subseteq \n{NSPACE}(S_2(n)) \\ \Rightarrow \quad& \n{NSPACE}(S_1(f(n))) \subseteq \n{NSPACE}(S_2(f(n))) \end{align*} {\it A podobně pro \nn{DSPACE}, \nn{DTIME} a \nn{NTIME}.} \veta{O nedeterministické prostorové hierarchii (omezená verze pro polynomy)} Nechť $\epsilon > 0, r \geq 1$. Potom existuje jazyk $L$, pro který platí: $$ L \in \n{NSPACE}(n^{r+\epsilon})\setminus \n{NSPACE}(n^r) $$ \end{document}