证明 2SAT is NL-complete。证明包括: 1) 证明 2SAT 属于 NL;2)证明 PATH ≤L 2SAT。
时间: 2024-03-04 19:50:19 浏览: 289
2-sat 求解
首先证明2SAT属于NL。
定义2SAT问题为:给定一个包含n个布尔变量的公式,每个变量的取值要么为真,要么为假,求判断这个公式是否有一个满足条件的布尔变量取值。可以证明2SAT问题可以转化为一个有向图,对于每个变量,建立两个点,分别表示它的真和假,对于每个子句(x ∨ y),建立两条有向边(¬x, y)和(¬y, x),表示如果x为假,则y必须为真,如果y为假,则x必须为真。然后,对于每个点x,求它的强连通分量,检查是否存在一个强连通分量,它同时包含x和¬x,如果存在这样的强连通分量,则2SAT问题无解,否则有解。
可以证明,这个算法可以在NL中实现。因为我们可以使用非确定性图遍历算法(如BFS),依次遍历每个点的强连通分量,并检查是否存在包含x和¬x的强连通分量。这个算法的空间复杂度为O(n),因此,2SAT属于NL。
接着证明PATH ≤L 2SAT。
定义PATH问题为:给定一个有向图G和两个节点s和t,求是否存在一条从s到t的路径。我们可以将PATH问题转化为2SAT问题。对于图G中的每个节点v,建立两个变量xv和¬xv,表示节点v是否在路径中。对于每条有向边(u, v),添加两个子句(¬xu, xv)和(¬xv, xu),表示如果节点u在路径中,则节点v也必须在路径中。然后,添加两个子句(xs, ¬xt)和(¬xs, xt),表示起点s必须在路径中,终点t不能在路径中。对于每个节点v,添加子句(xv, ¬¬xv),表示节点v必须为真或者路径中没有包含它。最后,将所有子句联合起来,求解2SAT问题。
可以证明,如果2SAT问题有解,那么就存在一条从s到t的路径。因为有解意味着存在一种变量取值,使得每个子句都至少有一个变量为真。对于每个节点v,如果xv为真,那么节点v在路径中,否则节点v不在路径中。因为路径中的每个节点都满足条件,所以从s到t存在一条路径。
另一方面,如果存在一条从s到t的路径,那么2SAT问题有解。因为存在一条从s到t的路径,可以将路径上的节点全部标记为真,其他节点全部标记为假。对于每个子句(x ∨ y),如果x为假,则y必须为真,否则x必须为真。因为路径上的每个节点都满足条件,所以2SAT问题有解。
因此,可以得出PATH ≤L 2SAT的结论,即2SAT是NL-complete的。
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