2.4.1 半统一方法
对于具有n个变量和m个子句的SAT问题,构造ΠSAT-semi(m,n)半统一算法的必要资源可以表示如下。
(1)物质的数量:2m+5n+3;
(2)初始膜的数量:2;
(3)初始物质的数量:2;
(4)规则总数:m+7n+5。
对于基于促进剂的时间活性膜P系统在半统一方式下求解SAT问题,系统将在确定的RS步后停止计算。对任意的时间映射e:R→N,最终,对象yes或no必然会在可行的时间内出现在环境中。因此,系统ΠSATsemi(m,n)是时间无关充分的和时间无关完备的。
如果CNF公式是可满足的,则在最多m+6n+4个RS步后,系统将停止工作;如果CNF公式是不满足的,则在最多m+6n-1个RS步之后,系统将停止工作。对于这两种情况,产生阶段RS步最多为6n个RS步;对于检测阶段,前者需要m个RS步,后者最多需要m-1个RS步(因为检测阶段的m条规则不可能全部执行);而对于输出阶段,前者需要4个RS步,后者不需要RS步。显然,系统的整个计算是时间无关线性有界的。
在文献[10]中,通过活性膜P系统在时间无关模式下求解了SAT问题。该文献使用分裂规则,新产生的膜与原始膜之间具有不同的膜标签。随后,这一结果在文献[11]中得到改进:新产生的膜与原始膜具有相同的膜标签。本章通过使用促进剂获得了与文献[11]相同的结果,即使用膜分裂规则e而不是扩展类型e′。而且,与文献[10]和[11]中构造的P系统相比,本章构造的P系统没有使用文献[11]中提到的f类规则[关于f类规则的更多细节,参见文献[11]。此外,本章提出的P系统将膜上电荷从三类简化为两类。通过该系统,使用较少类型的规则和仅具有两类膜上电荷的P系统仍然可以在线性RS步内高效地解决SAT问题。
就目前而言,对于一个膜系统的计算效率高低没有统一的评价标准。如果一个P系统具有较好的性能,本书提出从以下几个方面进行评价:
(1)使用较少的物质;
(2)使用较少数量的规则,而且规则长度尽量短;
(3)膜结构尽量简单;
(4)较少地使用其他计算资源,例如膜上电荷的种类增加了计算资源;
(5)算法复杂度较低,如时间复杂度尽量低。在时间膜系统中,考虑系统的RS步。
本章仅考虑使用膜分裂规则e的时间活性膜P系统。在这种情况下,与文献[11]中的时间膜系统相比,本章构建的P系统需要更少的计算资源和RS步(见表2-1)。
表2-1 半统一方法中计算资源和RS步比较