Parity-SAT is the problem of determining whether a given CNF formula has an odd number of satisfying assignments. As a canonical $\oplus$P-complete problem, it represents a fundamental variant of the exact model counting problem (#SAT). Under the Strong Exponential Time Hypothesis (SETH), Parity-SAT admits no $O^*((2-\varepsilon)^n)$-time or $O^*((2-\varepsilon)^m)$-time algorithm for any constant $\varepsilon>0$, where $n$ and $m$ denote the numbers of variables and clauses, respectively. Thus, breaking the $2^n$ or $2^m$ barrier appears impossible in full generality. In this work, we revisit this barrier through structural restrictions and a refined exploitation of parity. We study Parity-$d$-occ-SAT, where each variable appears in at most $d$ clauses, and obtain three main results. First, we design a randomized $O^*(2^{m(1-1/O(d))})$-time algorithm, thereby breaking the $2^m$ barrier for every fixed $d$. Second, for the special case $d=2$, we develop a significantly sharper branching algorithm running in $O^*(1.1193^n)$ time or $O^*(1.3248^m)$ time. Third, leveraging the structural insights underlying the $d=2$ case, we obtain an $O^*(1.1052^L)$-time algorithm for general Parity-SAT, where $L$ denotes the formula length. All algorithms use only polynomial space. Notably, our running-time bounds are better than the best known bounds for the corresponding exact counting counterparts, highlighting a genuine algorithmic advantage of parity over counting. Conceptually, our results demonstrate that parity admits finer structural reductions and more efficient branching than exact model counting, and that bounded occurrence can be systematically leveraged to circumvent classical exponential barriers.


翻译:偶奇性-SAT问题是判断给定CNF公式是否具有奇数个满足赋值的问题。作为一个典型的$\oplus$P完全问题,它代表了精确模型计数问题(#SAT)的基本变体。在强指数时间假说(SETH)下,对于任意常数$\varepsilon>0$,偶奇性-SAT都不存在$O^*((2-\varepsilon)^n)$时间或$O^*((2-\varepsilon)^m)$时间的算法,其中$n$和$m$分别表示变量和子句的数量。因此,在完全一般性下突破$2^n$或$2^m$障碍似乎不可能。在本文中,我们通过结构限制和对偶奇性的精细利用重新审视了这一障碍。我们研究了偶奇性-$d$次出现-SAT问题,其中每个变量最多出现在$d$个子句中,并获得了三个主要结果。首先,我们设计了一个随机化的$O^*(2^{m(1-1/O(d))})$时间算法,从而对每个固定$d$突破了$2^m$障碍。其次,对于$d=2$的特殊情况,我们开发了一个显著更锐化的分支算法,运行时间为$O^*(1.1193^n)$或$O^*(1.3248^m)$。第三,利用$d=2$情况下的结构洞见,我们获得了适用于一般偶奇性-SAT问题的$O^*(1.1052^L)$时间算法,其中$L$表示公式长度。所有算法仅使用多项式空间。值得注意的是,我们的运行时间上界优于相应精确计数问题已知的最佳上界,凸显了偶奇性相对于计数的真正算法优势。从概念上讲,我们的结果表明,与精确模型计数相比,偶奇性允许更精细的结构归约和更高效的分支策略,并且可以系统地利用有界出现来规避经典的指数障碍。

0
下载
关闭预览

相关内容

SAT是研究者关注命题可满足性问题的理论与应用的第一次年度会议。除了简单命题可满足性外,它还包括布尔优化(如MaxSAT和伪布尔(PB)约束)、量化布尔公式(QBF)、可满足性模理论(SMT)和约束规划(CP),用于与布尔级推理有明确联系的问题。官网链接:http://sat2019.tecnico.ulisboa.pt/
【NeurIPS2023】强化学习中的概率推理:正确的方法
专知会员服务
28+阅读 · 2023年11月25日
【博士论文】学习表征以检测新颖性和异常性,72页pdf
专知会员服务
19+阅读 · 2023年9月30日
【2022新书】机器学习中的概率数值计算,412页pdf
专知会员服务
93+阅读 · 2022年7月7日
Google最新《机器学习对偶性》报告,48页ppt
专知会员服务
36+阅读 · 2020年11月29日
【干货书】凸随机优化,320页pdf
专知
12+阅读 · 2022年9月16日
异常检测(Anomaly Detection)综述
极市平台
20+阅读 · 2020年10月24日
异常检测的阈值,你怎么选?给你整理好了...
机器学习算法与Python学习
10+阅读 · 2018年9月19日
最新|深度离散哈希算法,可用于图像检索!
全球人工智能
14+阅读 · 2017年12月15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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+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
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
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
Arxiv
0+阅读 · 6月12日
Arxiv
0+阅读 · 6月1日
Arxiv
0+阅读 · 5月14日
Arxiv
0+阅读 · 4月24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
4+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
4+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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+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
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
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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员