n皇后区完成的复杂性

主要文章内容

伊恩·P·根特
克里斯托弗·杰斐逊
彼得·南丁格尔

摘要

n皇后问题是将n个象棋皇后放在n乘n的棋盘上,这样就不会有两个皇后在同一行、同一列或同一对角线上。n皇后完成问题是一个变体,可以追溯到1850年,其中已经放置了一些皇后,如果可能的话,求解器将被要求放置其余的皇后。我们表明,n-Queens Completion是NP-Complete和#P-Complete。一个推论是,任何非攻击性的皇后安排都可以作为解决更大的n皇后问题的一部分。我们介绍了n-皇后完成和密切相关的阻塞n-皇后和排除对角线问题的随机实例的生成器。我们描述了这些问题的三个求解器,并实证分析了随机生成的实例的硬度。对于阻塞n皇后和排除对角线问题,我们证明了与硬实例相关的相变的存在,正如在其他NP-Complete问题中所看到的那样,但n皇后完成的自然生成器并没有生成一致的硬实例。这项工作的意义在于,n皇后问题已被广泛用作人工智能的基准,但由于决策问题的简单复杂性,有关它的结论往往存在争议。我们的结果给出了替代基准,这些基准在理论上和经验上都很难实现,但为n皇后区设计的求解技术需要最小或无需更改。

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