Skip to content

复杂度类 PP

PP · Probabilistic polynomial time

由概率多项式时间机器以严格多数计算路径判定的语言集合。

条目类型
定义

形式陈述

语言 L 属于 PP,若存在一台运行时间受多项式限制的概率机器 M,使对每个输入 x

xLPr[M(x) 接受]>12.

等价地,可令 M 在多项式条随机位上分支,并要求属于 L 的输入拥有严格多于一半的接受计算路径;不属于 L 时,接受概率至多为 1/2

直觉

PP 用全部随机计算路径的多数票判定答案,只关心接受概率位于 1/2 的哪一侧,不承诺常数间隔。接受分支只需严格超过一半,偏差可以小到指数级,因此与 BPP 的常数概率间隙有本质区别,也不能靠多项式次重复稳定放大;哪怕接受概率是 1/2+2n 也已满足定义。名称中的“概率多项式时间”容易误导:PP 更接近比较两类指数计数,而不是通常意义上的可靠随机算法。

例子与边界

MAJSAT 问一个 Boolean 公式是否被严格多于一半的赋值满足,是典型的 PP 完全问题。概率恰为 1/2 时按上述约定判为否。PP 不是 BPP:PP 的优势可以小到指数级,通常的多项式次重复不能把它放大成常数误差界;这里的 PP 也与“伪多项式时间”无关。

令机器随机猜 n 位赋值并接受满足公式者,再做适当偏移使“满足赋值数是否超过某阈值”对应接受概率是否大于 1/2,便得到典型 PP 判定。若某实例接受概率恰为 1/2,按标准严格阈值应判为否。

算法在某个输入分布下平均准确不够;PP 的阈值针对每个固定输入上的内部随机性。不同定义中使用 >1/21/2 时,需要用增加一条受控分支等小改造对齐边界情形。

推论与应用

PBPPPP,且 NPPP。PP 为计数问题、量子复杂度上界和随机复杂度类包含关系提供多数接受基线。

#P 函数可用来比较接受与拒绝路径数,从而刻画 PP。它包含 BPP 和 NP,并位于 PSPACE 内;Toda 定理进一步显示带 #P 预言机的多项式时间足以覆盖整个 多项式层级

参考资料
  • John Gill, “Computational Complexity of Probabilistic Turing Machines,” SIAM Journal on Computing 6(4), 1977,pp. 675–695。
  • Sanjeev Arora and Boaz Barak, Computational Complexity: A Modern Approach, Cambridge University Press, 2009,Ch. 7。
关系图谱9 个相邻概念 · 1 类关系

拖动节点调整位置。

显示关系

显示:依赖

  1. 前置三跳
  2. 前置二跳
  3. 前置一跳
  4. 当前条目
  5. 后续一跳
  6. 后续二跳
  7. 后续三跳
文字版关系按与当前条目的最短距离分组