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广义Büchi博弈的条件最优算法

数据结构与算法 2016-11-17 v1 计算机科学中的逻辑

摘要

图上的博弈为研究计算机科学中的若干核心问题(如反应式系统的验证与综合)提供了合适的框架。图上博弈最基本的目标之一是活性(或Büchi)目标,给定一个目标顶点集,要求该集合中的某个顶点被无限次访问。我们研究了广义Büchi目标(即活性目标的合取),以及两个广义Büchi目标之间的蕴含(被称为GR(1)目标),它们在计算机辅助验证的众多应用中产生。我们提出了改进的算法,并基于关于(A1)组合布尔矩阵乘法和(A2)CNF-SAT复杂度的广泛接受的假设,给出了条件超线性下界。我们考虑具有 nn 个顶点、mm 条边和带有 kk 个合取的广义Büchi目标的图博弈。首先,我们提出了一个运行时间为 O(kn2)O(k \cdot n^2) 的算法,改进了先前已知的 O(knm)O(k \cdot n \cdot m)O(k2n2)O(k^2 \cdot n^2) 最坏情况界限。在假设(A1)下,我们的算法对于稠密图是最优的。其次,我们证明了在假设(A2)下,当目标集大小为常数时,该问题的基本算法对于稀疏图是最优的。最后,我们考虑了GR(1)目标,其前件中有 k1k_1 个合取,后件中有 k2k_2 个合取,并提出了一个 O(k1k2n2.5)O(k_1 \cdot k_2 \cdot n^{2.5}) 时间的算法,对于 m>n1.5m > n^{1.5} 改进了先前已知的 O(k1k2nm)O(k_1 \cdot k_2 \cdot n \cdot m) 时间算法。

关键词

引用

@article{arxiv.1607.05850,
  title  = {Conditionally Optimal Algorithms for Generalized B\"uchi Games},
  author = {Krishnendu Chatterjee and Wolfgang Dvořák and Monika Henzinger and Veronika Loitzenbauer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1607.05850},
  year   = {2016}
}