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Liste de probl猫mes NP-complets

Ceci est une liste des probl猫mes NP-complets les plus connus en th茅orie de la complexit茅 des algorithmes, exprim茅s sous la forme d'un probl猫me de d茅cision. Puisqu'on conna卯t plus de 3000 probl猫mes NP-complets, cette liste n'est pas exhaustive. La plupart des probl猫mes 茅num茅r茅s proviennent du livre fondamental de Garey et Johnson : Computers and Intractability: A Guide to the Theory of NP-Completeness[1]. Ils sont pr茅sent茅s ici suivant les m锚mes ordre et organisation.

G茅om茅trie algorithmique

  • Triangulation avec poids minimal (en) d'un ensemble de points dans le plan[2]
  • Tester si un arbre peut 锚tre repr茅sent茅 comme un arbre couvrant minimum euclidien
  • Reconnaissance d'un graphe de disques unitaires (c'est le graphe d'intersection du cercle unitaire dans le plan)[3]
  • Plusieurs probl猫mes de planification de mouvement au travers des obstacles polygonaux dans le plan sont NP-difficiles.
    • Partition planaire en sous-assemblements connect茅s : 茅tant donn茅 un ensemble A de polygones dans le plan qui peuvent se toucher mais ne se chevauchent pas, d茅cider s'il y a un sous-ensemble non-trivial S de A qui peut 锚tre s茅par茅 de A\S par un d茅placement rigide et sans collision de S et tel que S et A\S sont connect茅s[4].

Th茅orie des graphes

Couverture et d茅coupage en partitions

Couverture par sommetsEnsemble dominantNombre domatiqueColoration de graphe 脿 k couleursNombre achromatiqueTriangle monochromatique (en)Coupe-cycles de sommets (feedback vertex set) 路 Ensemble d'arcs 脿 r茅troactionEnsembles de c么t茅s 脿 r茅troaction partiellePairage maximal minimum (en)Partition en trianglesPartition en sous-graphes isomorphiquesPartition en sous-graphes hamiltoniensPartition en for锚tsPartition en cliquesPartition en pairages parfaitsPairage stochastique de poids maximum en deux 茅tapesCouverture par cliques (en)Couverture par sous-graphes bipartis complets

Sous-graphes et super-graphes

Clique maximum . Stable maximumEnsemble ind茅pendantSous-graphe maximum induit ayant une propri茅t茅 PSous-graphe connexe maximum induit ayant une propri茅t茅 PChemin induit (en)Sous-graphe biparti 茅quilibr茅 completSous-graphe bipartiSous-graphe connexe maximum de degr茅 born茅Sous-graphe planaireSous-graphe maximum avec des ar锚tes communes (en)Transitive subgraphUniconnected subgraphMinimum k-connected subgraphCubic subgraphMinimum equivalent digraphHamiltonian completionInterval graph completionPath graph completion

Tri des sommets

Cycle hamiltonienCycle hamiltonien orient茅Chemin hamiltonienProbl猫me de la bande passanteProbl猫me de la bande passante orient茅eArrangement lin茅aire optimalArrangement lin茅aire optimal orient茅Coupure minimale d'un arrangement lin茅aireArrangement d'un arbre enracin茅Directed elimination orderingElimination degree sequence

Morphismes

Probl猫me de l'isomorphisme de sous-graphesPlus grand sous-graphe communMaximum subgraph matchingGraph contractabilityDigraph D-morphism

Divers

Chemin avec paires interditesMultiple choice matchingNombre de Grundy d'un graphe orient茅 路 KernelK-closureIntersection graph basisPath distinguishersdimension m茅trique (en)Nesetril-R枚dl dimensionThreshold numberDiam猫tre orient茅Diam猫tre pond茅r茅

Conception de r茅seau

Arbres couvrants

Degree constrained spanning treeMaximum leaf spanning treeShortest total path length spanning treeBounded diameter spanning treeCapacitated spanning treeGeometric capacitated spanning treeOptimum communication spanning treeIsomorphic spanning treeKth best spanning treeBounded component spanning forestMultiple choice branchingArbre de SteinerGeometric Steiner treeCable Trench Problem

Coupures et connexit茅

Partition de graphePartition acycliqueProbl猫me de la coupe maximum (Max-cut)Minimum cut into bounded setsAugmentation biconnexeAugmentation fortement connexeNetwork reliabilityNetwork survivabilityCoupure multivoiek-coupure minimale (en)

Routage

Bottleneck traveling salesman (en)Probl猫me du postier chinoisVoyageur de commerce euclidienK arcs les plus vitauxKth shortest path (en)Metric traveling salesmancircuit le plus longProbl猫me de la plus longue cha卯nePrize Collecting Traveling SalesmanProbl猫me du facteur ruralShortest path in general networksShortest weight-constrained pathStacker-craneTime constrained traveling salesman feasibilityProbl猫me du voyageur de commerceProbl猫me de tourn茅es de v茅hicules

Flux

Minimum edge-cost flowIntegral flow with multipliersPath constrained network flowIntegral flow with homologous arcsIntegral flow with bundlesUndirected flow with lower boundsDirected two-commodity integral flowUndirected two-commodity integral flowDisjoint connecting pathsMaximum length-bounded disjoint pathsMaximum fixed-length disjoint pathsUnsplittable multicommodity flow

Divers

Probl猫me de l'assignement quadratique (en)Minimizing dummy activities in PERT networksTriangulation contrainteIntersection graph for segments on a gridEdge embedding on a gridGeometric connected dominating setMinimum broadcast timeMin-max multicenterMin-sum multicenterUncapacitated Facility Locationk-centrek-m茅diane

Ensembles et partitions

Couverture, 茅chantillonnage et partition

Appariement 脿 3 dimensionsCouverture exacteSet packingSet splitting (en)Probl猫me de couverture par ensemblesMinimum test setSet basisHitting setIntersection patternComparative containment3-matroid intersection

Ensembles avec poids assign茅s

PartitionSomme de sous-ensemblesProduit de sous-ensembles3-partitionNumerical 3-dimensional matchingNumerical matching with target sumsExpected component sumsomme minimale de carr茅sKth largest subsetKth largest m-tuple

Stockage d'information et acc猫s

Stockage d'information

Bin packingDynamic storage allocationPruned trie space minimizationExpected retrieval costRooted tree storage assignmentMultiple copy file allocationCapacity assignment

Compression et repr茅sentation

Plus courte supers茅quence commune (en) . Plus longue sous-s茅quence commune dans le cas d'un nombre de s茅quences d'entr茅e arbitraire (c'est-脿-dire non fix茅 a priori) m锚me dans le cas d'un alphabet binaire. 路 Probl猫me de correspondance de Post born茅 路 Hitting string 路 Compression de matrice creuseConsecutive ones submatrixConsecutive ones matrix partitionConsecutive ones matrix augmentationConsecutive block minimizationConsecutive sets2-dimensional consecutive setsString-to-string correction (en)Grouping by swappingExternal macro data compressionInternal macro data compressionRegular expression substitutionRectilinear picture compressionOptimal vector quantization codebookMinimal grammar-based compression

Bases de donn茅es

Minimum cardinality keyAdditional keyPrime attribute nameBoyce-Codd normal form violationConjunctive query foldabilityConjunctive boolean query (en)Tableau equivalenceSerializability of database historiesSafety of database transaction systemsConsistency of database frequency tablesSafety of file protection systems

Ordonnancement

Sur un processeur unique

Sequencing with release times and deadlinesSequencing to minimize Tardy tasksSequencing to minimize Tardy weightSequencing to minimize weighted completion timeSequencing to minimize weighted tardinessSequencing with deadlines and set-up timesSequencing to minimize maximum cumulative cost

Sur plusieurs processeurs

Multiprocessor scheduling (en)Precedence constrained schedulingResource constrained schedulingScheduling with individual deadlinesPreemptive schedulingScheduling to minimize weighted completion time

Ordonnancement manufacturier

Open-shop scheduling (en)Flow-shop schedulingNo-wait flow-shop schedulingTwo-processor flow-shop with bounded bufferS茅quen莽age de t芒ches

Divers

Timetable designStaff schedulingProduction planning 路 Evitemment des interblocages . Resource-constrained scheduling problem

Optimisation

Optimisation continue

Il y a moins de probl猫mes NP-ardus (pas NP-complets, car ce ne sont pas des probl猫mes de d茅cision) en optimisation continue qu'en optimisation combinatoire, car en optimisation continue, les probl猫mes ne peuvent 锚tre r茅solus en un nombre fini d'op茅rations, si bien que la complexit茅 de ces probl猫mes n'est pas d茅finie. Deux exceptions 脿 cette affirmation : l'optimisation lin茅aire qui est dans P et l'optimisation quadratique.

Optimisation combinatoire

Optimisation lin茅aire en nombres entiersOptimisation lin茅aire en variables 0-1 (en)Cost-parametric linear programmingFeasible basis extensionMinimum weight solution to linear equationsOpen hemisphereK-relevancyTraveling salesman polytope non-adjacencySac 脿 dosSac 脿 dos entierSac 脿 dos 脿 choix multipleSac 脿 dos partiellement ordonn茅Comparative vector inequalitiesApproximation creuse (en)

Alg猫bre et th茅orie des nombres

Probl猫mes de divisibilit茅

Congruence quadratiqueIncongruence simultan茅eDivisibilit茅 simultan茅e de polyn么mes lin茅airesComparative divisibilityExponential expression divisibilityNon-divisibility of a product polynomialNon-trivial greatest common divisor

R茅solubilit茅 d'茅quations

脡quations quadratiques diophantiennes[5]Algebraic equations over GF[2] Root of modulus 1Number of roots for a product polynomialPeriodic solution recurrence relation

Divers

Permanent evaluationCosine product integrationEquilibrium pointUnification with commutative operatorsUnification for finitely presented algebrasInteger expression membership

Jeux

Generalized hexGeneralized geographyGeneralized KaylesSequential truth assignmentVariable partition truth assignmentSiftAlternating hitting setAlternating maximum weighted matchingAnnihilationLeft-right Hackenbush for Redwood furnitureSquare-tilingCrossword puzzle constructionGeneralized instant insanityD茅mineurSudokuNurikabePicrossHashiwokakeroLight Up (en)Slither LinkKakuroClickomania (en)Tetris[6]MastermindMasyuLemmings

Logique

Logique propositionnelle

Probl猫me SATProbl猫me 3SATNot-all-equal 3SATOne-in-three 3SATMaximum 3-SatisfiabilityGeneralized satisfiabilitySatisfiability of boolean expressionsNon-tautologyMinimum disjunctive normal formTruth-functionally complete connectives

Divers

First order theory of equalityModal logic S5-SatisfiabilityModal logic provabilityPredicate logic without negationConjunctive satisfiability with functions and inequalitiesMinimum axiom setFirst order subsumptionSecond order instantiation

Th茅orie des automates et des langages formels

Th茅orie des automates

Finite state automaton inequivalenceTwo-way finite state automaton non-emptinessLinear bounded automaton acceptanceQuasi-realtime automaton acceptanceNon-erasing stack automaton acceptanceFinite state automata intersectionReduction of incompletely specified automataMinimum inferred finite state automaton

Langages formels

Regular expression inequivalenceMinimum inferred regular expressionReynolds covering for context-free grammarsCovering for linear grammarsStructural inequivalence for linear grammarsRegular grammar inequivalenceNon-LR(K) context-free grammarEtol grammar non-emptinessContext-free programmed language membershipQuasi-real-time language membershipEtol language membershipContext-sensitive language membershipTree transducer language membership

Optimisation de programme

G茅n茅ration de code

Register sufficiencyFeasible register assignmentRegister sufficiency for loopsCode generation on a one-register machineCode generation with unlimited registersCode generation for parallel assignmentsCode generation with address expressionsCode generation with unfixed variable locationsEnsemble computationMicrocode bit optimization

Programmes et sch茅mas

Inequivalence of programs with arraysInequivalence of programs with assignmentsInequivalence of finite memory programsInequivalence of loop programs without nestingInequivalence of simple functionsStrong inequivalence of Ianov schemesStrong inequivalence for monadic recursionNon-containment for free B-schemesNon-freedom for loop-free program schemesPrograms with formally recursive procedures

Divers

Cyclic orderingNon-liveness of free choice Petri netsReachability for 1-conservative Petri netsFinite function generationPermutation generationDecoding of linear codesShapley-Shubik voting powerClusteringRandomization test for matched pairsMaximum likelihood rankingMatrix dominationMatrix coverSimply deviated disjunctionDecision treeMinimum weight and/or graph solutionFault detection in logic circuitsFault detection in directed graphsFault detection with test points

R茅f茅rences

  1. M.R. Garey and D.S. Johnson. Computers and Intractability: A Guide to the Theory of NP-Completeness. New York: W. H. Freeman. 1983. (ISBN 0-7167-1045-5).
  2. Minimum Weight Triangulation is NP-Hard, 22nd SCG (2006)
  3. H. Breu and D. G. Kirkpatrick. "Unit Disk Graph Recognition is NP-hard." Comput. Geom. Theory Appl., 9(1-2):3--24, 1998
  4. "Assembly Into Two Connected Parts Is NP-Complete", Inf. Proc. Letters 55 (1995), 159-165.
  5. (en) Kenneth Manders et Leonard Adleman, NP-complete decision problems for quadratic polynomials, Proceedings of the eighth annual ACM symposium on Theory of computing - STOC '76, ACM Press,鈥?/span> , p. 23鈥?9 (DOI 10.1145/800113.803627, lire en ligne, consult茅 le )
  6. beaut茅 math茅matique en chronologie Futura Sciences

Voir aussi

Liens externes

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