diff --git a/zusammenfassung.pdf b/zusammenfassung.pdf index a0b77fc..9e0cde6 100644 Binary files a/zusammenfassung.pdf and b/zusammenfassung.pdf differ diff --git a/zusammenfassung.tex b/zusammenfassung.tex index 9e2ded8..478bbac 100644 --- a/zusammenfassung.tex +++ b/zusammenfassung.tex @@ -33,6 +33,7 @@ \newtheorem*{zeuge}{Zeuge} \newcommand*{\algo}[1]{\textsc{#1}} +\newcommand*{\problem}[1]{\textsc{#1}} \setlist[enumerate,1]{label={\arabic*.}} \setlist[enumerate,2]{label={\alph*)}} @@ -99,6 +100,25 @@ Für Eingabe $I \in \mathcal{D}$ berechnet $A$ in Zeit $t(\abs{I})$ eine Ausgabe \end{equation*} \end{itemize} +\subsection{Unmöglichkeitsergebnis für das Rucksackproblem} +\begin{satz} + Falls $P \neq NP$, dann gibt es keine Konstante $n\in \mathbb{N}$, sodass es einen polynomiellen Approximationsalgorithmus $A$ für das Rucksackproblem gibt mit + \begin{equation*} + \abs{A(I) - \opt(I)} \le k + \end{equation*} +\end{satz} +\begin{proof}[Widerspruchsbeweis] + Unter der Annahme, dass $A$ und $k$ existieren, kann \problem{Rucksack} in Polynomzeit exakt gelöst werden, was $P = NP$ zur Folge hat: + + Konstruiere aus einer Instanz $I = \langle W, \mathrm{vol}, p, B \rangle$ eine neue Probleminstanz $I' = \langle W, \mathrm{vol}, p', B\rangle$ mit $p'(w) = (k + 1) \cdot p(w)$. + Eine zulässige Lösung $\sigma$ für $I$ ist auch eine zulässige Lösung für $I'$. Gleiches gilt aufgrund der Monotonie der Multiplikation auch für optimale Lösungen. + Durch die Multiplikation aller Preise mit $k + 1$ beträgt die \enquote{Lücke} zwischen den optimalen und der ersten nicht-optimalen Lösung für $I'$ mindestens $k + 1$. + + Da $A$ eine absolute Güte von $k$ garantiert und in Polynomzeit terminiert, kann es nur eine optimale Lösung für $I'$, welche auf optimal für $I$ ist, zurückgeben. Damit ist das $NP$-vollständige \problem{Rucksack} in Polynomzeit exakt lösbar. +\end{proof} + +Die hierbei verwendete Vorgehensweise einer Selbstreduktion sowie das \enquote{Aufblasen} des Problems (\enquote{Scaling}, \enquote{Gap Amplification}) lässt sich auch auf viele andere Probleme wie etwa \problem{SetCover} anwenden. Folglich kann eine konstante Gütegarantie nur für vergleichsweise wenig Probleme erreicht werden. + \section{Graphfärbbarkeit} \subsection{Knotenfärbungsproblem}