NP=P?


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數學上著名的NP問題,完整的叫法是NP完全問題,也即“NP COMPLETE”問題,簡單的寫法,是 NP=P?的問題。問題就在這個問號上,到底是NP等於P,還是NP不等於P。證明其中之一,便可以拿百萬美元大獎。 

這個獎還沒有人拿到,也就是說,NP問題到底是Polynomial,還是Non-Polynomial,尚無定論。 

NP里面的N,不是Non-Polynomial的N,是Non-Deterministic,P代表Polynomial倒是對的。NP就是Non-deterministic Polynomial的問題,也即是多項式復雜程度的非確定性問題。 

什 么是非確定性問題呢?有些計算問題是確定性的,比如加減乘除之類,你只要按照公式推導,按部就班一步步來,就可以得到結果。但是,有些問題是無法按部就班 直接地計算出來。比如,找大質數的問題。有沒有一個公式,你一套公式,就可以一步步推算出來,下一個質數應該是多少呢?這樣的公式是沒有的。再比如,大的 合數分解質因數的問題,有沒有一個公式,把合數代進去,就直接可以算出,它的因子各自是多少?也沒有這樣的公式。 

這種問題的答案,是 無法直接計算得到的,只能通過間接的“猜算”來得到結果。這也就是非確定性問題。而這些問題的通常有個算法,它不能直接告訴你答案是什么,但可以告訴你, 某個可能的結果是正確的答案還是錯誤的。這個可以告訴你“猜算”的答案正確與否的算法,假如可以在多項式時間內算出來,就叫做多項式非確定性問題。而如果 這個問題的所有可能答案,都是可以在多項式時間內進行正確與否的驗算的話,就叫完全多項式非確定問題。 

完全多項式非確定性問題可以用窮舉法得到答案,一個個檢驗下去,最終便能得到結果。但是這樣算法的復雜程度,是指數關系,因此計算的時間隨問題的復雜程度成指數的增長,很快便變得不可計算了。 

人們發現,所有的完全多項式非確定性問題,都可以轉換為一類叫做滿足性問題的邏輯運算問題。既然這類問題的所有可能答案,都可以在多項式時間內計算,人們於是就猜想,是否這類問題,存在一個確定性算法,可以在指數時間內,直接算出或是搜尋出正確的答案呢?這就是著名的NP=P?的猜想。 

解決這個猜想,無非兩種可能,一種是找到一個這樣的算法,只要針對某個特定NP完全問題找到一個算法,所有這類問題都可以迎刃而解了,因為他們可以轉化為同一個問題。另外的一種可能,就是這樣的算法是不存在的。那么就要從數學理論上證明它為什么不存在。 

前段時間轟動世界的一個數學成果,是幾個印度人提出了一個新算法,可以在多項式時間內,證明某個數是或者不是質數,而在這之前,人們認為質數的證明,是個非多項式問題。可見,有些看來好象是非多項式的問題,其實是多項式問題,只是人們一時還不知道它的多項式解而已。


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