4.3 计算效率分析

4.3 计算效率分析

对于具有n个变量和m个子句的SAT问题,构造ΠSAT(m,n)的统一算法必要资源可以表示如下:

(1)物质的数量:6mn+6n+2m+4;

(2)初始细胞的数量:2;

(3)初始物质的数量:3;

(4)规则总数:8mn+8n+m+3;

(5)规则的最大长度:3。

对任意的时间映射e:R→N,基于细胞分裂类组织识别膜系统在统一方式下求解SAT问题,系统将在确定的RS步后停止计算。最终,对象yes或no必然会在可行时间内出现在环境中。因此,系统ΠSAT(m,n)是时间无关充分的和时间无关完备的。

如果公式γ是可满足的,则在最多3mn+7n+m+2个RS步后,P系统将停止工作;如果公式γ是不满足的,则在最多3mn+7n+m-1个RS步之后,P系统将停止工作。对于这两种情况,产生阶段的RS步最多均为3mn+7n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2个RS步,后者不需要RS步。显然,SAT问题可以通过一族类组织识别膜系统在多项式RS步内以时间无关的方式解决。

定理4.2:SAT∈PMC TF-TP(3)

推论4.1:NP∪co-NP⊆PMCTF-TP(3)

显而易见,SAT问题属于NP完全问题。在第4.2节给出的识别P系统中,其通信规则最大长度为3。根据前面的定义以及论述,很容易证明SAT∈PMCTF-TP(3),并且PMCTF-TP(3)在多项式时间归约下以及它的补集都是封闭的。

本章使用细胞分裂的类组织时间膜系统,研究了这类膜系统的计算效率。通过使用细胞分裂类组织膜系统得到了SAT问题的时间无关统一解,其中通信规则的最大长度仅为3,并且规则的执行时间长短对计算结果没有任何影响。证明结果表明,该系统模型可以高效求解NP完全问题。在类组织时间膜系统中,本章采用细胞分裂方法。如果使用细胞分割方法[12-16],可以考虑在时间无关模式下求解NP完全问题,这仍然是一个公开问题。