Skip to content

复杂性类 NC

Nick's Class · NC

由多项式规模、复对数深度的统一布尔电路族判定的高度并行语言类。

形式陈述

NCk 通常由对数空间一致、大小 nO(1)、有界扇入且深度 O(logkn) 的布尔电路族判定;NC=k1NCk。多项式大小限制总工作量,多对数深度表示可在多项式处理器上高效并行。已知 NCP,是否 NC=P 未知;NC1LNLNC2 是常见包含链(取标准一致性约定)。

直觉

NC 捕捉“可以显著并行化”的问题:把大量局部操作同时做,只留下多对数轮依赖。它不是“使用多核就快一点”,而是渐近关键路径极短。

例子与边界

整数加法、矩阵乘法和许多树归约属于 NC;一般电路值问题是 P 完全问题,被视为难以高效并行化的代表。若去掉一致性,电路可能携带不可计算建议;若允许无界扇入,则得到 AC 类而非标准 NC。深度 O(logkn)k 是固定常数,不能随输入增长。NC 与现实加速还受通信、缓存和处理器数量影响。

推论与应用

NC 提供并行可解性的理论基准,支撑 PRAM 算法、电路设计和 P 完全性分析,并把总工作量与并行时间同时纳入分类。

参考资料
  • Sanjeev Arora and Boaz Barak, Computational Complexity: A Modern Approach, Cambridge University Press, 2009,Chs. 1–8。
  • Stasys Jukna, Boolean Function Complexity: Advances and Frontiers, Springer, 2012,Chs. 1–6。