CI7541: Teoría de Computación (Postgrado)

Blai Bonet
Matemáticas y Sistemas, 215-A
Departamento de Computación
Universidad Simón Bolívar

bonet AT ldc DOT usb DOT ve
Tel: +58 (212) 906-3263
Web: http://www.ldc.usb.ve/~bonet

Sinopsis

Curso introductorio a la teoría de complejidad computacional. Se presenta el modelo computacional básico de las Maquinas de Turing. Se presentan nociones elementales de computabilidad como problemas decidibles, parcialmente decidibles e indecidibles. Se definen estudian las principales clases de complejidad como P, NP, PSPACE, EXPSPACE, etc. Se introducen nociones y ejemplos de algoritmos probabilísticos.

Evaluación

Objetivos y Cronograma

Semana  Día I Día II
I Presentación. Máquinas de Turing (MT). Ejemplos. Lenguajes reconocibles y decidibles. Variantes. MT con movimientos {L,R,S}. Múltiples cintas:  simulación y penalización. No determinismo: simulación.
II MT multidimensionales. Enumeradores. Codificación de problemas. Problemas decidibles sobre LR: ADFA, ANFA, AREX, EDFA y EQDFA. Problemas decidibles sobre lenguajes libres de contexto: ACFG y ECFG. Problema ATM de aceptacióm para MTs. Conjuntos numerables. Diagonalización. Indecidibilidad de ATM. Un lenguaje no reconocible.
III Problemas indecidibles: HALTTM, ETM, REGULARTM y EQTM. Historias de computación. Lenguajes ALBA y ELBA. Problema PCP: MPCP y PCP.
IV Reducción de mapeo ≤m. Teoremas sobre reducciones. Problema EQTM no es reconocible ni co-reconocible. Oráculos. Reducción de Turing ≤T. Complejidad en tiempo. Notaciones asintóticas. Penalización simulación de MT multicintas y no determinismo. Clase TIME(t(n)).
V Clase P. Ejemplos: PATH, RELPRIMES, PRIMES, CFLG. Clase NP: HAMPATH, COMPOSITES. Verificadores. MTND para HAMPATH. Relación entre verificadores y MTNDs. Clase NTIME(t(n)). Caracterización de NP en función de NTIME. Ej: CLIQUE y SUBSET-SUM. P vs. NP. Reducciones polinomiales ≤p.
VI 3SAT ≤p CLIQUE. Definición NP-C. SAT es NP-C. Problemas NP-C: 3SAT, CLIQUE, VERTEX-COVER.
VII Problemas NP-C: HAMPATH, UHAMPATH, SUBSET-SUM. Complejidad en Espacio. Teorema de Savitch. Clase PSPACE. Completitud para PSPACE.
VIII Problemas PSPACE-C: TQBF, FORMULA-GAME y GG. Clases L y NL. Completitud. PATH. Transductores. Completitud en NL. PATH es NL-Completo. NL = CoNL.
IX Teoremas de jerarquía en espacio y tiempo. Aplicaciones. EXPSPACE. Completitud. EQREXE es EXPSPACE-Completo.
X Relativización. Separación de P y NP con oráculos. Complejidad de circuitos. Relación entre TIME(t(n)) y complejidad en tamaño de circuitos. CIRCUIT-SAT es NP-Completo. 3SAT es NP-Completo.
XI Algoritmos probabilísticos. Clase BPP. Amplificación de la probabilidad. Read-once branching programs (ROBPs). EQROBP pertenece a BPP. Introducción a IPS.
XII Examen.  

Bibliografía

Last Modified 18 Sep 2012.