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2010 | OriginalPaper | Buchkapitel

Satisfiability with Index Dependency

verfasst von : Hongyu Liang, Jing He

Erschienen in: Algorithms and Computation

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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We study the Boolean Satisfiability Problem (SAT) restricted on input formulas for which there are linear arithmetic constraints imposed on

the indices of variables occurring in the same clause

. This can be seen as a structural counterpart of Schaefer’s dichotomy theorem which studies the SAT problem with additional constraints on

the assigned values of variables in the same clause

. More precisely, let

k

-SAT(

$m,\mathcal{A}$

) denote the SAT problem restricted on instances of

k

-CNF formulas, in every clause of which the indices of the last

k

 − 

m

variables are totally decided by the first

m

ones through some linear equations chosen from

$\mathcal{A}$

. For example, if

$\mathcal{A}$

contains

i

3

 = 

i

1

 + 2

i

2

and

i

4

 = 

i

2

 − 

i

1

 + 1, then a clause of the input to 4-SAT(

$2,\mathcal{A}$

) has the form

$y_{i_1}\lor y_{i_2} \lor y_{i_1+2i_2} \lor y_{i_2-i_1+1}$

, with

y

i

being

x

i

or

$\overline{x_i}$

. We obtain the following results:

1

If

m

 ≥ 2, then for any set

$\mathcal{A}$

of linear constraints, the restricted problem

k

-SAT

$(m,\mathcal{A})$

is either in

P

or

NP

-complete assuming

P

 ≠ 

NP

. Moreover, the corresponding #SAT problem is always #

P

-complete, and the

Max

-SAT problem does not allow a polynomial time approximation scheme assuming

P

 ≠ 

NP

.

2

m

 = 1, that is, in every clause only one index can be chosen freely. In this case, we develop a general framework together with some techniques for designing polynomial-time algorithms for the restricted SAT problems. Using these, we prove that for any

$\mathcal{A}$

, #2

-SAT

$(1,\mathcal{A})$

and

Max

-2-SAT

$(1,\mathcal{A})$

are both polynomial-time solvable, which is in sharp contrast with the hardness results of general #2

-SAT

and

Max

-2-SAT. For fixed

k

 ≥ 3, we obtain a large class of non-trivial constraints

$\mathcal{A}$

, under which the problems

k

-SAT

$(1,\mathcal{A})$

, #

k

-SAT

$(1,\mathcal{A})$

and

Max

-

k

-SAT

$(1,\mathcal{A})$

can all be solved in polynomial time or quasi-polynomial time.

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Metadaten
Titel
Satisfiability with Index Dependency
verfasst von
Hongyu Liang
Jing He
Copyright-Jahr
2010
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-17517-6_7