סיבוכיות 2009
מרצה: פרופ' עודד רגב, פרופ' מולי ספראמתרגלים: עידו בן אליעזר, ישי חביב
אתר הקורס: לחץ עליי!
2009 סמסטר ב'
קצת על הקורס
הקורס הוא המשך ישיר של מודלים חישוביים. החלק הראשון של הקורס הוא חזרה והעמקה של הנושאים הנלמדים במודלים: המחלקות P, NP, coNP, דוגמאות לבעיות NP-Complete, והקשרים בין המחלקות השונות. לאחר מכן מרחיבים את הדיון גם לסיבוכיות מקום, ולמחלקות רחבות יותר. מתעסקים גם בהשפעת היכולת להשתמש בביטים רנדומיים על המחלקות השונות, כמו גם מחלקות של יכולות קירוב.
תרגילים
- ישנה חובת הגשה של כל התרגילים, אך הם אינם משפיעים על הציון.
- ניתן לפתור את התרגילים בקבוצות של עד ארבעה אנשים, אך כל אחד צריך להגיש פתרון בנפרד, שניסח בעצמו.
- ניתן להגיש תרגילים לא מלאים. הגשת תרגיל עם שאלה חסרה זה סביר.
- את התרגילים יש להגיש לתא מספר 309 (ברק), וניתן לאסוף אותם משרייבר 114.
- אם אתם רוצים לקבל הערות על תרגיל שאתם לא בטוחים לגביו, תרשמו בתחילת הדף איזה תרגילים אתם רוצים שייבדקו.
ציונים
הציון בקורס ייקבע כך:
- 85% מבחן
- 15% בוחן אמצע
- 0% תרגילים!
אז מה היה לנו?
שבוע ראשוןשיעור 1 - 3/3/09
תרגול 1 - 3/3/09
- עניינים אדמיניסטרטיביים
- מבוא לחישוביות וסקירה הסטורית
- הגדרת חישוביות, תזת צ'רץ'-טיורינג, בעיית העצירה
- הגדרת P, NP, coNP
תרגול 1 - 3/3/09
- הגדרת המחלקות P, NP, coNP
- הגדרת פעולת הכוכב
- הוכחת סגירות כלפי כוכב של שלושת המחלקות
שבוע שנישיעור 2 - 10/3/09 לא התקיים (חופשת פורים)תרגול 2 - 10/3/09 לא התקיים (חופשת פורים)
שבוע שלישישיעור 3 - 17/3/09
תרגול 3 - 17/3/09
- דוגמאות לבעיות ב-P ו-NP
- הוכחת P מוכל ב-NP מוכל ב-EXP
- הגדרה חלופית ל-NP
- רדוקציות פולינומיאליות ובעיות NP-שלמות
תרגול 3 - 17/3/09
- רדוקציית Karp
- סגירות NP תחת רדוקציית Karp פולי'
- רדוקציית Cook
- שקילות הסגירות של NP לרדוקציות Cook לשאלה NP = coNP
שבוע רביעישיעור 4 - 24/3/09
תרגול 4 - 24/3/09
- הוכחת NP-שלמות של TMSAT
- משפט Cook-Levin
- בעיות NP-שלמות אחרות
- שקילות בעיות החלטה וחיפוש בבעיות NP-שלמות
- מחלקות סיבוכיות נוספות
תרגול 4 - 24/3/09
- חיפוש לעומת החלטה - בעיית 3col כדוגמה
- הקשר בין שפות אונריות ו-NP-שלמות
שבוע חמישישיעור 5 - 31/3/09
- הוכחת EXP != NEXP => P != NP
- המחלקות סיגמא-2-P ופאי-2-P
- משפט היררכיית הזמן
- אורקלים
שבוע שישישיעור 6 - 21/4/09
תרגול 6 - 21/4/09
- חזרה פורמלית על מכונות טיורינג
- סיבוכיות מקום
- רדוקציות log-space
- בעיית CONN
תרגול 6 - 21/4/09
- הוכחה שהמשלימה של 2SAT היא coNL-שלמה
- תמונת מצב לגבי שאלות פתוחות בסיבוכיות מקום
שבוע שביעישיעור 7 - 28/4/09 לא התקיים (יום הזיכרון)תרגול 7 - 28/4/09 לא התקיים (יום הזיכרון)
שבוע שמינישיעור 8 - 5/5/09
הוכחה פורמלית למשפט אימרמןתרגול 8 - 5/5/09
- חזרה על חומר קודם
- משפט Savitch
- משפט Immerman
הוכחה פורמלית למשפט אימרמןתרגול 8 - 5/5/09
- משפט Savitch
- משפט Immerman
- תרגילים בנושא
שבוע תשיעישיעור 9 - 12/5/09
תרגול 9 - 12/5/09
- בעיות PSPACE-שלמות (TQBF)
- אלגוריתמי קירוב
- Vertex Cover
- שימוש ב-Linear Programming
תרגול 9 - 12/5/09
- הגדרת סדר קירוב
- קירוב בעיית TSP המקיימת את אי שיוון המשולש
שבוע עשירישיעור 10 - 19/5/09
תרגול 10 - 19/5/09
- אלגוריתמי קירוב
- בעיית Set Cover
- הוכחת יחס קירוב
- קושי בקירוב בעיות ובעיות Gap
תרגול 10 - 19/5/09
- בעיות Gap
- בעיית Max-2SAT
שבוע אחד עשרשיעור 11 - 26/5/09
הוכחות פורמליות של משפטי קושי בקירוב
תרגול 11 - 26/5/09
- משפט ה-PCP
- רדוקציות שומרות Gap
- בעיות Constraint Graph
- קושי בקירוב IS
הוכחות פורמליות של משפטי קושי בקירוב
תרגול 11 - 26/5/09
- בעיות Gap - המשך
- השיטה ההסתברותית
- בעיות Constraint Graph - CSG
שבוע שנים עשרשיעור 12 - 2/6/09
תרגול 12 - 2/6/09
- בעיית צביעה מינימילת
- גרפי אילוצים "סימטריים להסטה" - qCSG
- רדוקציה מגרף אילוצים כללי לגרף אילוצים "סימטרי" kCSG < qCSG
- מסקנה: קיורב צביעה מינימלית בכל קבוע סופי הוא NP-קשה
- הוכחת עדות ללא מסירת מידע (סיפור פקיד הבנק)
תרגול 12 - 2/6/09
- חזרה על קושי בקירוב IS:
משפט ה-PCP
gap-kCSG[a,1] < gap-IS[a/k,1/k]
gap-kCSG[a,1] < gap-klCSG[al,1]
- שאלה ממבחן בנושא אמפליפיקציה
שבוע שלושה עשרשיעור 13 - 9/6/09
תרגול 13 - 9/6/09
- חזרה על ההירארכיה הפולינומיאלית
- הגדרת מכונת טיורינג רנדומית והמחלקה BPP
- BPP מוכל בסיגמא-2-P
- הליכה רנדומית
תרגול 13 - 9/6/09
- חזרה על קושי בקירוב המספר הכרומטי:
רדוקציה מ-qCSG לצביעה מינימלית
רדוקציה מ-kCSG ל-qCSG
- (דה-רנדומיזציה של אלגוריתם רנדומי)
שבוע שלושה עשרשיעור 14 - 16/6/09
תרגול 14 - 16/6/09
- חסם צ'רנוף
- שתי דוגמאות לאלגוריתמים רנדומיים:
קירוב SetCover באמצעות LPסיכום השיעור
קירוב MaxCut באמצעות SDP
תרגול 14 - 16/6/09
- דה-רנדומיזציה של בעיית Max-Cut
- דה-רנדומיזציה של בעיית Min-Cut