“该图连接 P、RP、ZPP、BPP 与 PP。概率放大 固化常数阈值,Sipser–Gács–Lautemann 把 BPP 放入 PH,伪随机生成器则研究这些包含何时能坍缩到 P。”
形式陈述 ​
语言
也可用 Las Vegas 算法表述:算法可能因随机选择运行较久,但从不输出错误判定。
直觉
ZPP 中的随机性只影响何时得到答案,不影响答案真伪:算法可在不确定时继续随机尝试,直到获得足以保证答案的证据,但只要求期望多项式时间。它等价于同时具有 RP 与 coRP 算法,因为两个单侧错误方向可以交错运行并互相验证,谁先给出确定结论就停止。零错误不等于每条随机路径都在多项式步内结束;少数路径可以很长,只要期望受控且以概率
例子与边界
Las Vegas 快速排序总输出正确排序,随机性只影响比较次数,期望为
固定时间后强制猜一个答案会引入误差,不能继续称为 ZPP;但用 Markov 不等式截断并在超时输出“失败”可转成带失败符号的算法。期望多项式也必须对每个输入成立,而非只对输入分布平均。
推论与应用
它厘清 Las Vegas 与 Monte Carlo 随机化,并完善 P、RP、coRP、BPP 之间的包含图。
它由 RP、coRP 和 期望 共同刻画,并包含于 BPP。零错误范式常出现在哈希、几何与数论算法中;概率放大和重启分析则解释如何从单次成功下界推导期望运行时间。
参考资料
- Sanjeev Arora, Boaz Barak, Computational Complexity: A Modern Approach (2009), randomized complexity.
- John Gill, Computational Complexity of Probabilistic Turing Machines (1977), probabilistic Turing machines.