We study the single-pass streaming complexity of deciding satisfiability of Constraint Satisfaction Problems (CSPs). A CSP is specified by a constraint language $Γ$, that is, a finite set of $k$-ary relations over the domain $[q] = \{0, \dots, q-1\}$. An instance of $\mathsf{CSP}(Γ)$ consists of $m$ constraints over $n$ variables $x_1, \ldots, x_n$ taking values in $[q]$. Each constraint $C_i$ is of the form $\{R_i,(x_{i_1} + λ_{i_1}, \ldots, x_{i_k} + λ_{i_k})\}$, where $R_i \in Γ$ and $λ_{i_1}, \ldots, λ_{i_k} \in [q]$ are constants; it is satisfied if and only if $(x_{i_1} + λ_{i_1}, \ldots, x_{i_k} + λ_{i_k}) \in R_i$, where addition is modulo $q$. In the streaming model, constraints arrive one by one, and the goal is to determine, using minimum memory, whether there exists an assignment satisfying all constraints. For $k$-SAT, Vu (TCS 2024) proves an optimal $Ω(n^k)$ space lower bound, while for general CSPs, Chou, Golovnev, Sudan, and Velusamy (JACM 2024) establish an $Ω(n)$ lower bound; a complete characterization has remained open. We close this gap by showing that the single-pass streaming space complexity of $\mathsf{CSP}(Γ)$ is precisely governed by its non-redundancy, a structural parameter introduced by Bessiere, Carbonnel, and Katsirelos (AAAI 2020). The non-redundancy $\mathsf{NRD}_n(Γ)$ is the maximum number of constraints over $n$ variables such that every constraint $C$ is non-redundant, i.e., there exists an assignment satisfying all constraints except $C$. We prove that the single-pass streaming complexity of $\mathsf{CSP}(Γ)$ is characterized, up to a logarithmic factor, by $\mathsf{NRD}_n(Γ)$.


翻译:我们研究单遍流式模型下判定约束满足问题(CSP)可满足性的空间复杂度。CSP由约束语言$\Gamma$定义,即定义在域$[q]=\{0,\dots,q-1\}$上的一组有限个$k$元关系。$\mathsf{CSP}(\Gamma)$的一个实例包含$m个约束$,这些约束作用于取值为$[q]$的$n$个变量$x_1,\ldots,x_n$。每个约束$C_i$的形式为$\{R_i,(x_{i_1}+\lambda_{i_1},\ldots,x_{i_k}+\lambda_{i_k})\}$,其中$R_i\in\Gamma$且$\lambda_{i_1},\ldots,\lambda_{i_k}\in[q]$为常数;该约束成立当且仅当$(x_{i_1}+\lambda_{i_1},\ldots,x_{i_k}+\lambda_{i_k})\in R_i$(加法为模$q$运算)。在流式模型中,约束逐个到达,目标是在最小内存使用下判断是否存在满足所有约束的赋值。对于$k$-SAT问题,Vu(TCS 2024)证明了最优的$\Omega(n^k)$空间下界,而针对一般CSP,Chou、Golovnev、Sudan和Velusamy(JACM 2024)建立了$\Omega(n)$下界;完整刻画问题此前尚未解决。我们通过证明$\mathsf{CSP}(\Gamma)$的单遍流式空间复杂度精确由其非冗余性(由Bessiere、Carbonnel和Katsirelos(AAAI 2020)引入的结构参数)决定来填补这一空白。非冗余性$\mathsf{NRD}_n(\Gamma)$定义为包含$n$个变量的实例中最大约束数量,使得每个约束$C$都是非冗余的,即存在一个满足除$C$外所有约束的赋值。我们证明,在忽略对数因子的情况下,$\mathsf{CSP}(\Gamma)$的单遍流式复杂度由$\mathsf{NRD}_n(\Gamma)$刻画。

0
下载
关闭预览

相关内容

视觉基础模型的可解释性:综述
专知会员服务
26+阅读 · 2025年1月24日
【牛津大学博士论文】可微分编程的结构基础,176页pdf
专知会员服务
26+阅读 · 2023年8月20日
基于流线的流场可视化绘制方法综述
专知会员服务
27+阅读 · 2021年12月9日
机器学习的可解释性
专知会员服务
180+阅读 · 2020年8月27日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
深度学习可解释性研究进展
专知
19+阅读 · 2020年6月26日
用模型不确定性理解模型
论智
11+阅读 · 2018年9月5日
《pyramid Attention Network for Semantic Segmentation》
统计学习与视觉计算组
44+阅读 · 2018年8月30日
【学界】机器学习模型的“可解释性”到底有多重要?
GAN生成式对抗网络
12+阅读 · 2018年3月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 4月25日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
3+阅读 · 6月17日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员