[证明] NP-完全问题

算法概论(注释版)第八章 Exercise 8.3


题目描述

STINGY SAT is the following problem: given a set of clauses(each a disjunction of literals) and an

integer k, find a satisfying assignment in which at most k variables are true, if such an assignment

exists. Prove that STINGY SAT is NP-complete.


吝啬SAT问题是这样的:给定一组句子(每个子句都是其中文字的析取)和整数k,求一个最多有

k个变量为true的满足赋值(如果存在),证明吝啬SAT是NP-完全问题。


解题思路

要证明一个问题是NP-完全问题,需要证明以下两点:

1. 该问题本身是一个NP问题;

2. 其他属于NP的问题都可以规约成该问题。


证明

证明第一点:为了找到一个最多有k个变量为true的满足赋值,可以依次判断每个子句中的变量个数

是否最多为k,这个判断可以在多项式时间内完成。因此,吝啬SAT是一个NP问题。


证明第二点:由于已知所有的NP问题都可以被归约为SAT问题,因此只需要证明SAT问题可以被归约

吝啬SAT问题即可。


假设E是SAT的一个实例,若E中变量的总数为k,则(E, K)是吝啬SAT问题的一个实例。给定(E, K)的一

解S,则若S中至多有k个变量为true,则S也是E的解。因此,吝啬SAT的解也是SAT的解。从而,SAT问题

约为吝啬SAT问题。


综上,证得:吝啬SAT问题是一个NP-完全问题。


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