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复杂度类 RP

Complexity class RP

具有单边误差多项式时间随机算法的语言类。

条目类型
定义

形式陈述

语言 L 属于 RP,若存在一台运行时间受多项式限制的随机化算法 A,使对每个输入 x

xLPr[A(x)=1]=0,xLPr[A(x)=1]12.

错误是单边的:算法接受时结论必真,但对“是”实例可能误拒绝。独立重复 k 次并在任一次接受时接受,可把误拒概率降到 2k,仍保持零假阳性。

直觉

RP 算法像随机寻找一个可验证见证,其误差只有一侧:否实例绝不会被误接受,是实例则以至少常数概率找到可验证成功。可以把随机位看成候选见证生成器;一旦算法回答“是”,结果具有确定可靠性,而“否”可能只是本轮运气不好。重复运行并取 OR 可指数降低漏报概率,同时保持零假阳性。

例子与边界

若单次在是实例上以至少 1/2 接受,独立运行 k 次,只要一次接受就回答“是”,漏报概率至多 2k。多项式恒等式测试的某些版本具有类似单边结构:检测到不相等是确定证据,而随机点恰巧相等会造成漏判。

因此定义中的常数 1/2 可替换为任意固定正常数,再借重复放大到接近 1。算法使用的随机比特数须多项式有界,且概率针对内部随机性;它还必须对所有否实例在每条随机分支都拒绝,仅“错误概率很小”属于 BPP 型双边误差。交换接受与拒绝得到 coRP:是实例从不误拒,否实例可能误接受,而不是仍叫 RP。

推论与应用

PRPNPBPP,

其中 RP 到 NP 可固定一条导致接受的随机串作为证书。RP 用于随机代数算法与某些身份测试的单边误差版本;具体问题是否在 RP 取决于已知算法。

概率放大 对 RP 采用 OR 规则,和 BPP 的多数投票不同。该类包含 P、包含于 BPP,并与 ZPP 通过 ZPP=RPcoRP 相连;随机代数算法常以 RP/coRP 语言精确描述其可靠方向。

参考资料
  • Sanjeev Arora and Boaz Barak, Computational Complexity: A Modern Approach, Cambridge University Press, 2009,Ch. 7。
  • Rajeev Motwani and Prabhakar Raghavan, Randomized Algorithms, Cambridge University Press, 1995,Ch. 1。
关系图谱10 个相邻概念 · 1 类关系

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