证明停止问题是NP困难的?

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这个答案中,对于有关 NP、NP-hard 和 NP-complete 定义的问题,Jason 声称

停止问题是经典的 NP 难问题。这就是给定程序 P 和输入 I 的问题,它会停止吗?这是一个决策问题,但不属于 NP 问题。很明显,任何 NP 完全问题都可以简化为这个问题。

虽然我同意停机问题直观上比 NP 中的任何问题都“难”得多,但老实说我无法提出正式的数学证明来证明停机问题是 NP 难问题。特别是,我似乎无法找到从 NP 中每个问题的实例(或者至少是任何已知的 NP 完全问题)到停止问题的多项式时间多对一映射。

是否有直接的证据证明停止问题是 NP 困难的?

theory proof halting-problem np
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我们首先注意到所有 NP 完全问题都可以简化为 3SAT。现在我们有一个图灵机,它会迭代所有可能的分配,如果找不到令人满意的分配,那么它会永远运行。当且仅当 3SAT 实例可满足时,该机器才会停止。

完成证明——我们可以在多项式时间内将 NP 完全问题的任何实例减少到 3SAT。从那里,我们可以通过将输入与上述图灵机的描述(具有恒定大小)配对来将此问题简化为停止问题的实例。这种配对可以在多项式时间内完成,因为图灵机只有恒定的大小。然后,原始 NP 完全问题的答案是“是”,当且仅当 3SAT 实例可满足当且仅当图灵机在给定输入上停止时。


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在给定的文本中,“这个问题”是特指 3SAT 问题还是任意 NP 问题? “从那里,我们可以通过将输入与上述图灵机的描述(具有恒定大小)配对来将此问题简化为停止问题的实例。”

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