Non-redundancy, introduced by Bessiere, Carbonnel, and Katsirelos (AAAI 2020), is a structural parameter for Constraint Satisfaction Problems ($\mathsf{CSPs}$) that governs kernelization, exact and approximate sparsification, and exact streaming complexity. It is the largest size of a $\mathsf{CSP}$ instance admitting no smaller subinstance with the same satisfying assignments. We study non-redundancy $\mathsf{NRD}_n(R)$ for Boolean symmetric $\mathsf{CSPs}$ defined by an $r$-ary relation $R$ whose value depends only on Hamming weight. An instance of $\mathsf{CSP}(R)$ has $n$ variables and constraints given by $r$-tuples; a constraint is satisfied exactly when the induced tuple lies in $R$. This class includes natural predicates such as cuts and $k$-SAT clauses. Our main result is a near-complete classification of the asymptotic growth of $\mathsf{NRD}_n(R)$ for symmetric Boolean predicates of arity at most $5$. Using computational experiments and algebraic upper- and lower-bound criteria, we resolve every predicate of arity at most $4$ and all but two predicates of arity $5$. For upper bounds, we introduce $t$-balancedness, a lifted, higher-degree version of the balancedness notion of Chen, Jansen, and Pieterse (Algorithmica 2020). We prove that $t$-balancedness is equivalent to the existence of degree-$t$ multilinear polynomials capturing $R$, and hence implies $\mathsf{NRD}_n(R)=O(n^t)$. For lower bounds, we use Carbonnel's (CP 2022) framework: predicates admitting a special reduction from $k$-ary OR inherit OR's lower bound $Ω(n^k)$. The only unresolved arity-$5$ predicates in our framework have bounds $Ω(n^2)$ and $O(n^3)$; we reduce their exact classification to natural extremal set-system questions.


翻译:非冗余性(non-redundancy)由Bessiere、Carbonnel和Katsirelos(AAAI 2020)提出,是约束满足问题($\mathsf{CSPs}$)的一种结构参数,用于刻画核化、精确与近似稀疏化以及精确流计算复杂度。其定义为:不存在具有相同可满足赋值且规模更小的子实例的$\mathsf{CSP}$实例的最大规模。本文研究由$r$元关系$R$定义的布尔对称$\mathsf{CSP}$的非冗余性$\mathsf{NRD}_n(R)$,其中$R$的取值仅依赖于汉明重量。$\mathsf{CSP}(R)$实例包含$n$个变量,其约束由$r$元组给出;当且仅当所涉及元组属于$R$时,约束被满足。该类别涵盖自然谓词(如割和$k$-SAT子句)。我们的主要结果是对至多5元对称布尔谓词的$\mathsf{NRD}_n(R)$渐近增长性给出近乎完整的分类。通过计算实验及代数上下界准则,我们解决了所有至多4元谓词以及5元谓词中除两个外的所有情形。对于上界,我们引入$t$-平衡性($t$-balancedness),即Chen、Jansen与Pieterse(Algorithmica 2020)平衡性概念的高次提升版本。我们证明$t$-平衡性等价于存在捕获$R$的$t$次多元多项式,从而蕴含$\mathsf{NRD}_n(R)=O(n^t)$。对于下界,我们采用Carbonnel(CP 2022)框架:允许从$k$元OR进行特殊规约的谓词继承OR的下界$\Omega(n^k)$。我们框架中唯一未解决的5元谓词其界分别为$\Omega(n^2)$和$O(n^3)$;我们将这些谓词的精确分类归约为自然极值集系统问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

NeurIPS 2021 | 用简单的梯度下降算法逃离鞍点
专知会员服务
24+阅读 · 2021年12月6日
专知会员服务
75+阅读 · 2020年12月7日
非凸优化与统计学,89页ppt,普林斯顿Yuxin Chen博士
专知会员服务
104+阅读 · 2020年6月28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
0+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
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
1+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13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
7+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
7+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
5+阅读 · 6月17日
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
0+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
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
1+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