39Проблема разрешимости для общезначимости и выполнимости формул логики предикатов. Теорема Черча. Частные случаи.

Формула А логики предикатов называется выполнимой в области М, если существуют значения переменных, входящих в эту формулу и отнесенных к области М, при которых формула А принимает истинные значения. Формула А называется тождественно истинной в области М, если она принимает истинные значения для всех значений переменных, входящих в эту формулу и отнесенных к этой области. Формула А называется общезначимой, если она тождественно истинная на всякой области.

Не существует алгоритма, позволяющего распознать общезначимость, нейтральность или невыполнимость произвольной формулы исчисления предикатов. Пример формулы, выполнимой на бесконечном множестве и невыполнимой ни на каком конечном множестве("x)($y)(P(x, y)) Ù ("x)(ØP(x, х)) Ù ("x)("y)("z)[(P(x, y) Ù P(y, z)) ® P(x, z)].

72Нормальные алгорифмы Маркова. Нормально вычислимые функции и принцип нормализации Маркова.

Нормальные алгорифмы Маркова это один из стандартных способов формального определения понятия алгоритма. Нормальный алгоритм описывает метод переписывания строк, похожий по способу задания на формальные грамматики. Нормальные алгоритмы являются вербальными, то есть предназначенными для применения к словам в различных алфавитах. Определение всякого нормального алгоритма состоит из двух частей: определения алфавита алгоритма (к словам из символов которого алгоритм будет применяться) и определения его схемы. Схемой нормального алгоритма называется конечный упорядоченный набор т. н. формул подстановки, каждая из которых может быть простой или заключительной. Простыми формулами подстановки называются слова вида , где L и D — два произвольных слова в алфавите алгоритма (называемые, соответственно, левой и правой частями формулы подстановки).

Нормальный алгоритм Маркова можно рассматривать как универсальную форму задания любого алгоритма. Универсальность нормальных алгоритмов декларируется принципом нормализации (тезис Маркова): для любого алгоритма в произвольном конечном алфавите А можно построить эквивалентный ему нормальный алгоритм над алфавитом А. Другими словами, всякий алгоритм нормализуем.

76Сложность алгоритмов. Меры сложности алгоритмов. Сложность задачи. Массовые и индивидуальные задачи.

Вычислительная сложность алгоритма — это функция, определяющая зависимость объёма работы, выполняемой некоторым алгоритмом, от размера входных данных.

В рамках классической теории осуществляется классификация задач по классам сложности (P-сложные, NP-сложные, экспоненциально сложные и др.). К классу P относятся задачи, которые могут быть решены за время, полиномиально зависящее от объёма исходных данных, с помощью детерминированной вычислительной машины (например, машины Тьюринга), а к классу NP — задачи, которые могут быть решены за полиномиально выраженное время с помощью недетерминированной вычислительной машины, то есть машины, следующее состояние которой не всегда однозначно определяется предыдущими. Работу такой машины можно представить как разветвляющийся на каждой неоднозначности процесс: задача считается решённой, если хотя бы одна ветвь процесса пришла к ответу. Другое определение класса NP: к классу NP относятся задачи, решение которых с помощью дополнительной информации полиномиальной длины, данной нам свыше, мы можем проверить за полиномиальное время. В частности, к классу NP относятся все задачи, решение которых можно проверить за полиномиальное время. Класс P содержится в классе NP.

Пусть:А – алгоритм решения некоторого класса задач и n-размерность одной задачи из этого клаcса

функция fA(n) даст верхнюю границу для максимального числа основных операций, которые должен выполнить алгоритм А для решения любой задачи размерности n.

Тогда алгоритм называется полиномиальным, если fA(n) растет не быстрее чем полином от n. В противном случае алгоритм А называется экспоненциальным. Так, функции типа kn, kn2,kn3,..., где k – коэфициент, могут рассматриваться как полиномиальные, а функции типа 2n, nn, n!... как экспоненциальнные.

Массовая задача определяется: • списком параметров – свободных переменных, конкретные значения которых неопределенны; • формулировкой условий – свойств, которыми должен обладать ответ.

Инидивидуальная задача получается из массовой, если всем параметрам массовой задачи придать конкретные значения – здесь исходные данные.