Esta es una lista de algunos de los problemas más comúnmente conocidos que son NP-completos cuando se expresan como problemas de decisión . Como se conocen cientos de estos problemas, esta lista no es de ninguna manera exhaustiva. Muchos problemas de este tipo se pueden encontrar en Garey y Johnson (1979) .
Los gráficos ocurren con frecuencia en las aplicaciones diarias. Los ejemplos incluyen redes biológicas o sociales, que contienen cientos, miles e incluso miles de millones de nodos en algunos casos (por ejemplo, Facebook o LinkedIn ).
Problema de inspección de ruta (también llamado problema del cartero chino ) para gráficos mixtos (con bordes tanto dirigidos como no dirigidos). El programa se puede resolver en tiempo polinomial si el gráfico tiene todos los bordes dirigidos o no dirigidos. Las variantes incluyen el problema del cartero rural. [6]
Coloración de rango también conocido como rango de ciclo
Árbol de expansión con restricción de grados [14]
Problema de cobertura exacto . Permanece NP-completo para 3 juegos. Resoluble en tiempo polinomial para 2 conjuntos (esto es una coincidencia ). [2] [15]
Conjunto de vértices de comentarios [2] [16]
Conjunto de arco de retroalimentación [2] [17]
Problema de homomorfismo gráfico [18]
Coloración de gráficos [2] [19]
Partición gráfico en subgrafos de tipos específicos (triángulos, isomórficas subgrafos , hamiltonianas subgrafos, bosques , matchings perfectos ) son conocidos NP-completo. La división en grupos es el mismo problema que colorear el complemento del gráfico dado. Un problema relacionado es encontrar una partición que sea óptima en términos del número de aristas entre las partes. [20]
Finalización hamiltoniana [21]
Problema del camino hamiltoniano , dirigido y no dirigido. [2] [22]
Problema de la ruta más larga [23]
Máximo subgrafo bipartito o (especialmente con bordes ponderados) corte máximo . [2] [24]
Conjunto independiente máximo [25]
Trayectoria inducida máxima [26]
Número de intersección del gráfico [27]
Dimensión métrica de un gráfico [28]
K-corte mínimo
Árbol de Steiner o árbol de expansión mínimo para un subconjunto de los vértices de un gráfico. [2] (El árbol de expansión mínimo para un gráfico completo se puede resolver en tiempo polinomial).
Maximización de la modularidad [29]
Ancho de ruta [30]
Cobertura del conjunto (también llamado problema de cobertura mínima ) Esto es equivalente, al trasponer la matriz de incidencia, al problema del conjunto de golpes. [2] [31]
Establecer problema de división [32]
Árbol de expansión de longitud de trayecto total más corto [33]
Prueba de pendiente número dos [34]
Ancho de árbol [30]
Cubierta de vértice [2] [35]
Programación matemática
Problema de 3 particiones [36]
Problema de embalaje del contenedor [37]
Problema de la mochila , problema de la mochila cuadrática , y varias variantes [2] [38]
Variaciones sobre el problema del viajante . El problema de las gráficas es NP-completo si se supone que las longitudes de los bordes son enteros. El problema para los puntos en el plano es NP-completo con la métrica euclidiana discretizada y la métrica rectilínea. Se sabe que el problema es NP-difícil con la métrica euclidiana (no discretizada). [39]
Vendedor ambulante de cuello de botella [40]
Programación de enteros . La variante donde se requiere que las variables sean 0 o 1, llamada programación lineal cero-uno, y varias otras variantes también son NP-completas [2] [41]
Cuadrados latinos (el problema de determinar si un cuadrado parcialmente lleno se puede completar para formar uno)
Coincidencia numérica tridimensional [42]
Problema de partición [2] [43]
Problema de asignación cuadrática [44]
Resolver polinomios cuadráticos de dos variables sobre números enteros. [45] Dados los números enteros positivos , encuentre números enteros positivos tales que
Programación cuadrática (NP-duro en algunos casos, P si es convexo)
Problema de suma de subconjuntos [46]
Lenguajes formales y procesamiento de cadenas
Cadena más cercana [47]
Problema de subsecuencia común más largo en múltiples secuencias [48]
La variante acotada del problema de correspondencia postal [49]
Supersecuencia común más corta [50]
Problema de corrección de cuerda a cuerda [51]
Juegos y rompecabezas
Bolsa (Corral) [52]
Acorazado
Bulls and Cows , comercializado como Master Mind : ciertos problemas de optimización pero no el juego en sí.
Eternidad II
( Generalizado ) FreeCell [53]
Fillomino [54]
Hashiwokakero [55]
Heyawake [56]
( Generalizado ) Locura instantánea [57]
Kakuro (Sumas cruzadas) [58]
Kingdomino [59]
Kuromasu (también conocido como Kurodoko) [60]
LaserTank [61]
Lemmings (con un límite de tiempo polinomial) [62]
Iluminar [63]
Masyu [64]
Problema de coherencia del buscaminas [65] (pero véase Scott, Stege y van Rooij [66] )
Nimber (o número de Grundy) de un gráfico dirigido. [67]
Numberlink
Nonogramas
Nurikabe [68]
Pandemia ( generalizada ) [69]
Solución óptima para el cubo de Rubik N × N × N [70]
Mismo juego
( Generalizado ) Conjunto [71]
Enlace deslizante en una variedad de cuadrículas [72] [73] [74]
Sudoku ( generalizado ) [72] [75]
Problemas relacionados con el Tetris [76]
Aritmética verbal
Otro
Problema de asignación de literas [77]
Intermediación
Montaje de un bloque Bitcoin óptimo . [78]
Problema de satisfacibilidad booleano (SAT). [2] [79] Hay muchas variaciones que también son NP-completas. Una variante importante es donde cada cláusula tiene exactamente tres literales (3SAT), ya que se usa en la prueba de muchos otros resultados de NP-completitud. [80]
Consulta booleana conjuntiva [81]
Orden cíclico
Problema de satisfacibilidad del circuito
Problema de ubicación de instalaciones no capacitadas
Problema de programación de Flow Shop
Problema de asignación generalizado
Prueba de planaridad ascendente [34]
Encontrar la solución mínimo global de un método de Hartree-Fock problema [82]
Problema de los hospitales y los residentes con las parejas
Algunos problemas relacionados con la programación del taller
Triángulo monocromático [83]
Conjunto mínimo máximo independiente también conocido como conjunto mínimo independiente dominante [84]
Los casos especiales NP-completos incluyen el problema de emparejamiento mínimo máximo , [85] que es esencialmente igual al problema de conjunto que domina el borde (ver arriba).
Problema de isomorfismo de subgrafo común máximo [86]
Árbol de expansión de grado mínimo
Árbol de k-spanning mínimo
Centro k métrico
Máxima 2-Satisfabilidad [87]
Lógica modal S5-Satisfacción
Algunos problemas relacionados con la programación del multiprocesador
Máximo volumen submatriz - problema de seleccionar el mejor subconjunto condicionado de una más grande de la matriz. Esta clase de problema está asociada con las factorizaciones QR que revelan el rango y el diseño experimental óptimo D. [88]
Cadenas de suma mínima para secuencias. [89] Se desconoce la complejidad de las cadenas de suma mínima para números individuales. [90]
Polinomios univariados no lineales sobre GF [2 n ], n la longitud de la entrada. De hecho, sobre cualquier GF [q n ].
Programación de tienda abierta
Ancho de ruta , [30] o, de manera equivalente, espesor del intervalo y número de separación de vértices [91]
Problema de distancia de clasificación de panqueques para cuerdas [92]
cartero k-chino
Problema de isomorfismo de subgrafo [93]
Variaciones del problema del árbol de Steiner . Específicamente, con la métrica euclidiana discretizada, métrica rectilínea. Se sabe que el problema es NP-difícil con la métrica euclidiana (no discretizada). [94]
Establecer embalaje [2] [95]
Posibilidad de serializar los historiales de las bases de datos [96]
Programación para minimizar el tiempo de finalización ponderado
Aproximación escasa
Clasificación de bloques [97] (Clasificación por movimientos de bloque)
Creación de instancias de segundo orden
Ancho de árbol [30]
Prueba de si un árbol puede representarse como árbol de expansión mínimo euclidiano
Modelo de Ising tridimensional [98]
Problema de ruta del vehículo
Ver también
Teoría existencial de los reales # Problemas completos
Los 21 problemas NP-completos de Karp
Lista de problemas completos de PSPACE
Reducción (complejidad)
Notas
^ Grigoriev y Bodlaender (2007) .
^ a b c d e f g h i j k l m n o p q Karp (1972)
^ Garey y Johnson (1979) : SP1
^ Garey y Johnson (1979) : GT18
^ Garey y Johnson (1979) : ND5
^ Garey y Johnson (1979) : ND25, ND27
^ Garey y Johnson (1979) : GT19
^ Garey y Johnson (1979) : GT5
^ Garey y Johnson (1979) : GT3
^ Garey y Johnson (1979) : GT2
^ Garey y Johnson (1979) : ND2
^ Garey y Johnson (1979) : GT40
^ Garey y Johnson (1979) : GT17
^ Garey y Johnson (1979) : ND1
^ Garey y Johnson (1979) : SP2
^ Garey y Johnson (1979) : GT7
^ Garey y Johnson (1979) : GT8
^ Garey y Johnson (1979) : GT52
^ Garey y Johnson (1979) : GT4
^ Garey y Johnson (1979) : GT11, GT12, GT13, GT14, GT15, GT16, ND14
^ a b Garg, Ashim; Tamassia, Roberto (1995). "Sobre la complejidad computacional de las pruebas de planaridad ascendente y rectilínea". Apuntes de conferencias en Ciencias de la Computación . 894/1995. págs. 286-297. doi : 10.1007 / 3-540-58950-3_384 . ISBN 978-3-540-58950-1.
^ Garey y Johnson (1979) : GT1
^ Garey y Johnson (1979) : SP15
^ Garey y Johnson (1979) : SR1
^ Garey y Johnson (1979) : MP9
^ Garey y Johnson (1979) : ND22, ND23
^ Garey y Johnson (1979) : ND24
^ Garey y Johnson (1979) : MP1
^ Garey y Johnson (1979) : SP16
^ Garey y Johnson (1979) : SP12
^ Garey y Johnson (1979) : ND43
^ Problemas de decisión NP-completos para polinomios cuadráticos
^ Garey y Johnson (1979) : SP13
^ Lanctot, J. Kevin; Li, Ming; Ma, Bin; Wang, Shaojiu; Zhang, Louxin (2003), "Distinguiendo problemas de selección de cuerdas", Information and Computation , 185 (1): 41-55, doi : 10.1016 / S0890-5401 (03) 00057-9 , MR 1994748
^ Garey y Johnson (1979) : SR10
^ Garey y Johnson (1979) : SR11
^ Garey y Johnson (1979) : SR8
^ Garey y Johnson (1979) : SR20
^ Friedman, Erich. "Los rompecabezas de Corral son NP-completos" (PDF) . Consultado el 17 de agosto de 2021 .
^ Malte Helmert, Resultados de complejidad para dominios de referencia estándar en planificación, Inteligencia artificial 143 (2): 219-262, 2003.
^ Yato, Takauki (2003). Complejidad e integridad de encontrar otra solución y su aplicación a los rompecabezas . CiteSeerX 10.1.1.103.8380 .
^ "HASHIWOKAKERO es NP-Complete" .
^ Holzer y Ruepp (2007)
^ Garey y Johnson (1979) : GP15
^ Takahiro, Seta (5 de febrero de 2002). "Las complejidades de los rompecabezas, suma cruzada y sus problemas de otra solución (ASP)" (PDF) . Consultado el 18 de noviembre de 2018 .
^ Nguyen, Viet-Ha; Perrot, Kévin; Vallet, Mathieu (24 de junio de 2020). "NP-completitud del juego KingdominoTM" . Informática Teórica . 822 : 23–35. doi : 10.1016 / j.tcs.2020.04.007 . ISSN 0304-3975 .
^ Kölker, Jonas (2012). "Kurodoko es NP-completo" (PDF) . Revista de procesamiento de información . 20 (3): 694–706. doi : 10.2197 / ipsjjip.20.694 . S2CID 46486962 . Archivado desde el original (PDF) el 12 de febrero de 2020.
^ Alexandersson, Per; Restadh, Petter (2020). "LaserTank es NP-Complete". Aspectos matemáticos de las ciencias informáticas y de la información . Apuntes de conferencias en Ciencias de la Computación. Springer International Publishing. 11989 : 333–338. arXiv : 1908.05966 . doi : 10.1007 / 978-3-030-43120-4_26 . ISBN 978-3-030-43119-8. S2CID 201058355 .
^ Cormode, Graham (2004). La dureza del juego de los lemmings, u Oh no, más pruebas de NP-completitud (PDF) .
^ Light Up es NP-Complete
^ Friedman, Erich (27 de marzo de 2012). "Los rompecabezas de perlas son NP-completos" . Archivado desde el original el 4 de febrero de 2012.
↑ Kaye (2000)
↑ Allan Scott, Ulrike Stege, Iris van Rooij, Minesweeper puede no ser NP-completo, pero no obstante es difícil, The Mathematical Intelligencer 33 : 4 (2011), págs. 5-17.
^ Garey y Johnson (1979) : GT56
^ Holzer, Markus; Klein, Andreas; Kutrib, Martin (2004). "Sobre la NP-integridad del rompecabezas de lápiz NURIKABE y sus variantes" (PDF) . Actas de la 3ª Conferencia Internacional sobre Diversión con Algoritmos . S2CID 16082806 . Archivado desde el original (PDF) el 11 de febrero de 2020.Enlace externo en |journal=( ayuda )
^ Nakai, Kenichiro; Takenaga, Yasuhiko (2012). "NP-Completitud de la pandemia" . Revista de procesamiento de información . 20 (3): 723–726. doi : 10.2197 / ipsjjip.20.723 . ISSN 1882-6652 .
^ Demaine, Erik; Eisenstat, Sarah; Rudoy, Mikhail (2018). Resolver el cubo de Rubik de manera óptima es NP-completo . 35o Simposio sobre Aspectos Teóricos de la Informática (STACS 2018). doi : 10.4230 / LIPIcs.STACS.2018.24 .
^ http://pbg.cs.illinois.edu/papers/set.pdf
^ a b Sato, Takayuki; Seta, Takahiro (1987). Complejidad e integridad de encontrar otra solución y su aplicación a los rompecabezas (PDF) . Simposio Internacional de Algoritmos (SIGAL 1987).
^ Nukui; Uejima (marzo de 2007). "Completitud ASP del rompecabezas Slither Link en varias cuadrículas" . Notas Ipsj Sig . 2007 (23): 129-136.
^ Kölker, Jonas (2012). "Las variantes de enlace deslizante seleccionadas son NP-completas" . Revista de procesamiento de información . 20 (3): 709–712. doi : 10.2197 / ipsjjip.20.709 .
^ UNA ENCUESTA DE ROMPECABEZAS NP-COMPLETO, Sección 23; Graham Kendall, Andrew Parkes, Kristian Spoerer; Marzo de 2008. (icga2008.pdf)
^ Demaine, Eric D .; Hohenberger, Susan; Liben-Nowell, David (25 a 28 de julio de 2003). Tetris es difícil, incluso aproximado (PDF) . Actas de la 9ª Conferencia Internacional de Computación y Combinatoria (COCOON 2003) . Big Sky, Montana.
^ Lim, Andrew (1998), "El problema de planificación del atraque", Cartas de investigación de operaciones , 22 (2-3): 105-110, doi : 10.1016 / S0167-6377 (98) 00010-8 , MR 1653377
^ J. Bonneau, "La minería de Bitcoin es NP-hard
^ Garey y Johnson (1979) : LO1
^ Garey y Johnson (1979) : p. 48
^ Garey y Johnson (1979) : SR31
^ Complejidad computacional en estructura electrónica
^ Peter Downey, Benton Leong y Ravi Sethi. "Computación de secuencias con cadenas de adición" SIAM J. Comput., 10 (3), 638–646, 1981
^ DJ Bernstein, "Algoritmo de potenciación de Pippinger (borrador)
^ Kashiwabara y Fujisawa (1979) ; Ohtsuki y col. (1979) ; Lengauer (1981) .
^ Hurkens, C .; Iersel, LV; Keijsper, J .; Kelk, S .; Stougie, L .; Tromp, J. (2007). "Inversiones de prefijo en cadenas binarias y ternarias". SIAM J. Matemáticas discretas . 21 (3): 592–611. arXiv : matemáticas / 0602456 . doi : 10.1137 / 060664252 .
^ Garey y Johnson (1979) : GT48
^ Garey y Johnson (1979) : ND13
^ Garey y Johnson (1979) : SP3
^ Garey y Johnson (1979) : SR33
^ Bein, WW; Larmore, LL; Latifi, S .; Sudborough, IH (1 de enero de 2002). La clasificación por bloques es difícil . Simposio Internacional de Arquitecturas, Algoritmos y Redes Paralelos, 2002. I-SPAN '02. Actas . págs. 307–312. doi : 10.1109 / ISPAN.2002.1004305 . ISBN 978-0-7695-1579-3. S2CID 32222403 .
^ Barry Arthur Cipra , "El modelo Ising es NP-Complete", SIAM News, Vol 33, No 6.
Referencias
General
Garey, Michael R .; Johnson, David S. (1979), Computadoras e intratabilidad: una guía para la teoría de NP-Completeness , W. H. Freeman , ISBN 0-7167-1045-5. Este libro es un clásico, desarrolla la teoría y luego cataloga muchos problemas NP-Complete.
Cook, SA (1971). "La complejidad de los procedimientos de demostración de teoremas". Actas, Tercer Simposio Anual de ACM sobre Teoría de la Computación, ACM, Nueva York . págs. 151-158. doi : 10.1145 / 800157.805047 .
Karp, Richard M. (1972). "Reducibilidad entre problemas combinatorios". En Miller, Raymond E .; Thatcher, James W. (eds.). Complejidad de los cálculos informáticos . Asamblea plenaria. págs. 85-103.
Dunne, PE "Una lista comentada de problemas NP-completos seleccionados" . COMP202, Departamento de Ciencias de la Computación, Universidad de Liverpool . Consultado el 21 de junio de 2008 .
Crescenzi, P .; Kann, V .; Halldórsson, M .; Karpinski, M .; Woeginger, G . "Un compendio de problemas de optimización de NP" . KTH NADA, Estocolmo . Consultado el 21 de junio de 2008 .
Dahlke, K. "Problemas NP-completos" . Proyecto de referencia matemática . Consultado el 21 de junio de 2008 .
Problemas específicos
Friedman, E (2002). "Los rompecabezas de perlas son NP-completos" . Universidad Stetson, DeLand, Florida . Consultado el 21 de junio de 2008 .
Grigoriev, A; Bodlaender, HL (2007). "Algoritmos para gráficos incrustables con pocos cruces por borde". Algoritmica . 49 (1): 1–11. CiteSeerX 10.1.1.61.3576 . doi : 10.1007 / s00453-007-0010-x . Señor 2344391 . S2CID 8174422 .
Hartung, S; Nichterlein, A (2012). Cómo se calcula el mundo . Apuntes de conferencias en Ciencias de la Computación. 7318 . Springer, Berlín, Heidelberg. págs. 283-292. CiteSeerX 10.1.1.377.2077 . doi : 10.1007 / 978-3-642-30870-3_29 . ISBN 978-3-642-30869-7. S2CID 6112925 .
Holzer, Markus; Ruepp, Oliver (2007). "Los problemas del diseño de interiores: un análisis de la complejidad del juego Heyawake" (PDF) . Actas, 4ta Conferencia Internacional sobre Diversión con Algoritmos, LNCS 4475 . Springer, Berlín / Heidelberg. págs. 198–212. doi : 10.1007 / 978-3-540-72914-3_18 . ISBN 978-3-540-72913-6.
Kaye, Richard (2000). "Buscaminas es NP-completo". Intelligencer matemático . 22 (2): 9-15. doi : 10.1007 / BF03025367 . S2CID 122435790 .Más información disponible en línea en las páginas del Buscaminas de Richard Kaye .
Kashiwabara, T .; Fujisawa, T. (1979). "NP-completitud del problema de encontrar un gráfico de intervalo de número mínimo de clique que contenga un gráfico dado como un subgráfico". Actas . Simposio Internacional de Circuitos y Sistemas . págs. 657–660.
Ohtsuki, Tatsuo; Mori, Hajimu; Kuh, Ernest S .; Kashiwabara, Toshinobu; Fujisawa, Toshio (1979). "Gráficos de intervalo y asignación de puerta lógica unidimensional". Transacciones IEEE en circuitos y sistemas . 26 (9): 675–684. doi : 10.1109 / TCS.1979.1084695 .
Lengauer, Thomas (1981). "Guijarros blanco y negro y separación de gráficos". Acta Informatica . 16 (4): 465–475. doi : 10.1007 / BF00264496 . S2CID 19415148 .
Arnborg, Stefan; Corneil, Derek G .; Proskurowski, Andrzej (1987). "Complejidad de encontrar incrustaciones en un árbol k ". Revista SIAM de Métodos Algebraicos y Discretos . 8 (2): 277–284. doi : 10.1137 / 0608024 .
Cormode, Graham (2004). "La dureza del juego de los lemmings, u Oh no, más pruebas de NP-completitud". Actas de la Tercera Conferencia Internacional sobre Diversión con Algoritmos (FUN 2004) . págs. 65–76.