Conceitos Fundamentais de Teoria da Computação

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História da Computação

A História da Computação para uma Máquina de Turing (MT) sobre uma entrada é, simplesmente, a sequência de configurações pelas quais a máquina passa à medida que processa a entrada. É um registro completo da computação dessa máquina.

Autômato Linearmente Limitado (ALL)

É um tipo restrito de MT no qual a cabeça de leitura-escrita não tem permissão para mover-se para fora da parte da fita contendo a entrada. Se a máquina tentar mover sua cabeça para além de qualquer uma das extremidades da entrada, a cabeça permanecerá onde está, da mesma maneira que a cabeça não se moveria para além da extremidade esquerda da fita de uma MT.

Decidibilidade e Computabilidade

  • Decidibilidade: É o problema de determinar se uma MT aceita uma determinada entrada (com parada garantida).
  • Computabilidade: É a capacidade ou não de determinar um procedimento para solucionar um problema.

Tratabilidade

É todo problema que é decidido por uma MT em tempo polinomial em relação ao tamanho da entrada. Um problema torna-se intratável quando leva um tempo excessivo ou infinito para aceitar ou não uma entrada.

Classes de Complexidade

  • P: Reconhecido pelas MT polinomialmente limitadas; cobre a classe das Linguagens Regulares e Livres de Contexto.
  • Co-P: Classe de problemas que são o complemento dos problemas de P. A classe Co-P possui a mesma complexidade de P.
  • NP: MT Não Determinística (MTND) polinomialmente limitada que possui certificado. Cobre a classe das Linguagens Sensíveis ao Contexto.
  • Co-NP: Classe de problemas que contêm os complementos dos problemas NP.

NP-Completo

Uma linguagem B é definida como NP-Completo se:

  1. B está em NP.
  2. Toda linguagem A em NP é redutível em tempo polinomial a B.
  • Pertencem a NP as linguagens que possuem certificado.
  • Somente a classe de complexidade NP possui certificado.
  • O termo certificado refere-se a provas verificáveis em tempo polinomial com relação ao tamanho da entrada.

NP-Hard

Mais difícil que NP-Completo, pois não é possível provar o passo 1 da NP-Completude, tornando-os intratáveis. Ou seja, não possuem certificados verificáveis em tempo polinomial com relação ao tamanho da entrada.

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