Teoria della computabilità e della complessità

356 Pages·2005·6.866 MB·Italian

by  AA.VV.

CarlToo ffalori
FlaviCoo rradini
StefanLoe onesi
StefanMoa ncini
Teodreilacl oam putabilità
ed elcloam plessità
McGraw-Hill
CarlToo ffalori
FlavCioor radini
StefanLoe onesi
StefanMoa ncini
Teordiealc loam putabilità
ed elcloam plessità
Chec osu'nèa lgoriQtumaol?pi r oblesmipi o ssornios olve­
rec onu na lgoritmionq? u alcia suin a lgoridtims oo lu­
E
zionrei chireidseo arcscee ssnieblipllraia tica?
Ill ibarfof roqnuteas ptrio bletmria,t taanndzoi tutto la
teordieal lcao mputabislidiaat làp untdoi v isctlaa ssico
-macchidnieT urinfgu,n ziroincio rsgirvaei,n ina-tiche
ched ap rospetptiiùav tet uacloin,1q eu eldleapi r ogrammi
whillee,g aatile i nguadgipg rio grammazeii onpn aer tico­
laraelP ascSai!d .i scutpooniiov arpio ssicbriiltide imr ii­
surdae lrlies odrissep oni(btieliinm peo1,n orciaas,u alei tà)
Glaiu toirnis egnapnroe slsao
sis vilulpapc ao rrispontdeeonrdtieeal cloa1 nplecsosmi­tà
FacoldtiSà c ienez Tee cnologie
putaziodnaallclela,a ssqiuceas tione alt eoredmia
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dell'UnidvieCr asmietrài no.
Savitdcahci,i rcubiotoil eaalnlpier ocedpurroeb abilistiche
docente
CarlToo ffaèl ori
diL ogiMcaat ematica. ei nteratUtni mvoed.e rnaop procaclilcoao mputazieo ne
FlavCioor radèid noic ente allcao mplesbsaistaàst uol tleao rgiuaa ntisèti inctar odotto
diI ngegnedreilSa o ftware.
nelplaar tfei nadleevl o ul1 ne.
docente
Stefano Leèo nesi
Ilt esstiro i voalgglesi t udednitI in formaMtaitceam,a ­
diD idattdieclaMl aat ematica.
ticFai,s ioc Ian gegneirnitae reas csoartdsiii I nformatica
docente
StefaMnaon cièn i
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88-386-6228-2
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CarlToo ffalori
FlavCioor radini
StefaLneoo nesi
StefaMnaon cini
Teoridae llcao mputabilità
e dellcao mplessità
McGraw-Hill
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totaelp ea rzicaolneq ualsimaesziz (oc omprierni scir ofiel lme c opie fotostatiche) sono
riservpaetrti u titP ia esi.
Datele c aratterisitnitcrhien sdeiIc nhtee rnle'tE,d itnoorne r esponsapbeirel vee ntuali
è
variazionneig liin diriezn zeici o ntenduetsii i Itnit ernreitp ortati.
Nomie marchic itanteilt estsoo nog eneralmdeenptoes iot raetgii stdraaltlriei spettive
casper oduttrici.
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ISBN8 8-386-6228-2
PrintienId t aly
123456789CRORRV98765
Idniec
Teordieal lcao mputabilità
A l
Introduzione 3
l
1.B1er vper eiads etloclroaim puta.b i.l i.t à . . .3 . . . . . . . . . .
12. Probdlmie amit em.a ti.c a. . . . . .5 . . . . . . . . . . . . . .
13. Und ecapleorbgr oa vi a.l g.o r.i tm.i . . 7. . . . . . . . . . . .
i
MacchiThnrien dgi
11
2 Le
21. Maccchhicena el c.o lano 1 1
2.2A lafbesttir,il nnigghuea,g gi 12
2.3L aM accdhii nTuar ..i ng. 15
2.4M accdhii nnTegeu l riing.u aggi 20
2.5M accdhTiiu rnieen f gnu zioni 22
2.6C odfiichdesi tr inghe 23
2.7N uemrcio pe. p. i e. 26
. .
2.8N umeremi a cchei .n . 28
2.9L aT esdiCi h urTcuhr-ing 31
21.0M accdhTiiu nnregai p inùa is t.r 33
21.1M acchTiurnienn ogdn e tienrimstiche 37
di
21.2E sceirzi . . . . .. . .. 39. . . . . .
• • • • o o • o • o • • o o • •
3 ProblseemnSizo al uzione
41
31. Digaonzazlaeirr ei deu rr.. . . .. . . . 41
.
3.2P rloebrimsio laulbgiolrii tm..i . c ame.n. t. e . 42
. .
3.3L aM accUhnivniear s.a le. . .
44
34. Probdlee'lmrrAlea sto. . .. .. .. .. . 45
. .
3.5Ili n isedmceii deis beirnildiie bciildi 49
3.6U nal'tfruan znioocnna el co.l abil.e . .. .. . . 52
3.7I l DePcriombdolHi e imlab ert .. . 56
3.8It eordeK.lime ie end eRi i ce . .. .. 58
3.9Es er.c i.z i. . .. ... .. .. . . 61
. .
vi
INDICE
FunzRiiocnoir sive 63
4
4.1C alcolsaebcioClnhidutorà. c h 63
4.2L ef nuzipoaznriiria cloir sive 64
4.3E semavp oil ontà 68
4.4C huroTc uhr i.n g?. . . 71
4.5E serc.i zi. ... . . . 74
.
5 CalcoleaG brialmimtaàt iche
5.G1r ammaetA iuctho.em i 7777
5.2Li ngu.ag.g.i .. . . . 78
5.3Gr amtmiaceLh ien guaggi 79
54. LaG erhairdaciC homs.k y 81
55. AlebrdiiD eriva.z.io.ne 83
5.6L inguraegggoil. .a ri. . 85
57. LinguLaigbdgealiriC ontesto 89
5.8L inguDaiegpngdied naCtloi n t.es to 93
59. LingueMa agcgcih diiTn unerg i 96
5. OlA utodmRiii comneonstcoi 98
5.1Es1e r.c. i zi. . . . .. .. . . . .1 0.0 . . .
. • • • • o• o o • • • .;
6 Calcoilteaà b LiilngduiPa rgoggir ammazione 103
61. Illi nguWaHgIgL.iEo . . . . . . . 130
6.2L aS nitadseLslii n guWaHgIgLiEo 130
6.3La S emandteliiic nag WuHaIgLgEi 108
6.4F unzWiHoInLiE -Cal.c o.l a.b il.i 101
6.5Pr ogreaM mamcic hdiiTn uer i..n g . . . . .1 1.1 . . . . . . . . . .
6.6IT leo redmiKa l eepneer i Pro.g r.a m.mi . .1 1.2 . . . . . . . .
.
67. Eser.c iz.i . . . . . . . . 1.1 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Teordieal cloa mplessità
B 117
Complessità 191
7 7. lI nrtoduz.i o.n e. . .. .. .. 191
7.2Co mmei rsaulrcaeo mplessità 123
7.3Un e sem.pi..o. . .. . . 182
74. Eserc.i zi. .. .. . . . . . 130
8 CladsiCs oim pleTsemspiotràa le 133
P
81. Lac lases eTl esadi iE dmonds-Co.o k.- Ka.r p. 1 3.3 . . . . . .
NP
8.2La c lasse. . ........ .. .. ........... 1.4 3
. .
NP:
8.3U na'ltrae rciazrzadatizt iolnmeea cchdiiTnu ern iondgne -
termniisti.c h.e . . . 194
8.4Ip lr obPle=mN aP . . 115
8.5Pr obNleP-m cio mp.l eti 125
8.6Itl e ordeCimo ao k-Levin 145
INDICvEi i
8.7A ltprrio bNlPe-mcio mp.. l et.i . . . ... .. .. ... 1 .95
8.8P NeP :q ualccohmemo eu ntlterei .or. ...... . . ..1 56.
8.9c oNP gee rhlaiapra oc lin.o. m i..a. l.e .... . . . 1 .7 6
8.O1r0a c.ol.i. . . . . . . . .. . .. . .14.7 . . . . . .
81.1Tem peis pone.n z.i al.i . . . ... . . 1.57 . . . . . . .
8.P1 2N Pn elplraat .i. c a .. . 157
81.3E s= er.c. i z.i .. . .... . . .. . . .. . .. . 108
9 CompleLsosgiietàCca ,i rcuiti 183
9.1U np od'li og.i ca. . . . . . . .1 38. . . . . . . . .
9.2A ncolroag ifcroam:u Bllooeel eqaanuntei fi.c ate 190
9.3Ci urict.i . . . . . . . . . . 1.9 1. . . . . . . . . .
9.4C icrueic toim ple.s s.i t.à . . . . .1 89. . . . . . . . . . . . . . . .
9.5C icrueiN tPi- compl.e t.e z.z a . . . . 20.4 . . . . . . . . . . . . .
9.6E serc.i z.i . . . . . . . .2 0.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10C ladsiCs oim pleSspsaiztài ale 207
101.I l pasrapmaez.ti ro.o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
10.P2S PACeE L. .. . ... . . . . . . .2.10. . . . . . . . . .
1.03N PSPACeEN L . . . . .. .. .......... .... .2.1. 2
l0 .I4tl e ordeSima av i.t c.h . . . . . .2 1.6 . . . . . . . . . . . . . . .
1.05N L coNL. . . .. .. .... .. .........2.1.9 . .
10.P6S= P ACE-compl.e t.e z.z a . .. . 2.2.1
.
1.07E ser.c iz.i . . . . . . . . 22.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11C ladsiCs oim plePsrsoibtàa bilistiche 229
1.11Pr obabpirlimm.ei n t.e . . . . . .2 2.9 . . . . . . . . . . . . . . .
1.12M onteoc aLrValesog a.s.?. .. . . . ..........2.3.3. .
1.13L ac laPsPse,ea levt ararziisoutnlie m.a .. ... .. .2 3.4 . . . .
1.14B PPe N P . . 246
1.15E ser.c iz.i . . . . . . . . 25.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12C onteaA rpep rossimare 251
1.21So dadciisbfuinlii.ct.a.à. . .. . ..... . . . .2.51. . . . .
.
12.C2o nt.a re. . . . . . . . . 25.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.23A ppross.i.m.ar..e . . ........... . . 2.5.6 . . . . . .
12.It4le ordeiVm aal iVaanzti.-r. a n.i . . .. .. .2.61. .. . . . . . .
1.25E ser.c iz.i . . . . . .. . .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .2 67
13A logriItnmtie rattivi 269
13Art.ù1e M elrino .. . . . 269
13.L2ac lalsP.s e. . . . . . . . .2 75
1.33It le ordeSimh aa m.i r . . . .2 81
1.34U nt entdacit oinvscoil ou.n e. . . . . . 28.6 . . . . . . . . . . . . .
1.35E ser.c iz.i . . . . . . . ... 28..8 . . . . . . . . . . . . . . . . .
INDICE
viii
Teorqiuaa ntisdteilcclaoa m putazione
C 289
14D aBli tQ uaaln tumBit 291
141N. ozipoernmliii na.r i . . . . . . .2 9.1 . . . . . . . . . . . . . . .
.
1.42Ip ostduellMaletaci c aQnuianctai sti.c.a . . .2 95
. . . . . . . . . .
14Q.u3b vietrsBs tius.s . . . . . . . .3. 00
1.44E serc.i z.i . . . . . . . .3 0.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
15M odedliCl oim putaQzuiaonntei stica 303
15D.a1ll maa cchaid nTiu nrgci lasaqs uieclal a
quanti.s t.i c.a ... .. .. .. .. .. 3.0. 3 . . . . . . . . . . .
.
15.M1a.c1c dhTiiu nnragri esveirbile .3 04
.
1512.. MacicnhaT uriqnuga ntistica .3 05
.
125 C.ladsis ic odim qpulaenstsiis.tt ài .c he .3 10
.
153 P.orltoeg qiucahnet i.s t.i ch.e . . . ..3 21
.
145 C.icruqiutain ti.stici . . . .. . . .31.5
. . . . . . . . . . . . . . .
1.514 .Insiuenemirivs a.l i. . . . . . . .. .. 3..1 5.. .. . . .
.
1.54.A2r itmceoctnii rcqcauu aintti.i s.ti.ci. . . 3.2 0
. . . . . .
1.55E sercizi 321
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16A lgorQiutamnit istici 323
161A. lgordiDite muot sch.-J.o..zsa. . 323
. . . . . . . . . . . . . .
1.62A lgordiSit iommno . . . . . . 325
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.63T raosrmfadtFiao urqiueanrt is.t i.c a . . . 3.2 6. . . . . . . . . .
.
1.64A gloridtfitma toio zrza(zSihoon.re ) . . . . 3.3 0. . . . . . . . . .
.
164..I2cl a gseon e.ra.le . . . .3 34
. . . . . . . . . . . . . . . . .
1.64.Ip4lr obdleeslmo at tongarsucpop.so t o. . .3 38. . . . . .
.
1.65A lgordiriti mco(eG rrcoav .e r.) . . . . .. ...3 3.8..
.
1.56.I1tn eertparzgieoonmee tri.c.a .... . 340
. . . . . . . . . .
1.66Il miidteilc loam putqauzainotnies. tic.a . 342
. . . . . . . . . . . .
1.67C onclusioni 345
.
1.68E serc.i z.i . . . . . . . .3 4.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
PREMESSA
ix
Permessa
Illi birrnoot duedc ies ecd uuarteg omefnnotdia maelcniht,he an naoc compa­
gnaeta on pzrie coel danua tsceli ost vaui plpdole lnf'omIrateid ceami o derni
··calrcio"l:a to
l chceo sspiau còa lce?o lar
lc hceo sa csaila crpaoecu l oòs atcsics eibili?
2l
L'ieessntdzpiar obclhenemo sinpi o ssriosnvooeli ranel cmuondo op,pe ru irchie­
donroi sporrastei cianmdeinstppeoe nrl ioblsraioo ll iu zaivovnaleli',oen rrtae sse
Jda ppornodfeip roes lsmieebcn ihtiearl ideru qeu estAi eosnssaiieg. g iiunn ge
modnoa turale una terza domanda:
puiòl prdoegltrleeeosfi rssioie ic enhrtev eannicsrhueeg a lsipte oetrtdiice il la
3)c omputazione?
lrioba ffnrtonae olrld'iit nraeer mgeondteid,i caac nisdacouu nnoda e lsluee
p11 atri:
l)t radtatpap rltiaem oadl eilacl oam putafbroinliiestc càoe,n frvoanrptioaes ­
sibriilsipa olspltriaem d ao manddaqa u,e cllliaecs (hsmea ccdhiTiu rnien g,
gr atifcnuhzei,ro incio ardsat ilrvpeeir )ùe cteilne,eg a aletlv'oludzeiio ne
lnamigmuadgpigr io grammazione;
consipodlieta re aod rieal cloam plietcsàos mputazdiiosnccaiulotet,èee mial
2)d ecio sdtuiin c ao mputazpioosnsceir,ebi r(itditle eiim m peom,o craisau,a lità)
chlemi i surdaenlol,e vdapirr ioeb clcheslemipia o ssssico onnos eguentemen­
tfeo rmead reelr leel aczhiieton enric otrrroan oqc uleasstsei ;
itrnoduicnefil n'ear gomreenltaot invuaomdveeonlc tlopemau tazqiuoanntei ­
3)s timcoas,t ranidp or ocsgdoireme elms leacic caqnau antpiosstsiiancndaou rre
ap roonfdreei vsieor niiviti azsidoecnloi n cdeicto tmop lessità.
Let rpea rtdiel li bro coirrimnso pdoon dnoaant torcu eor rsaselipe a esr uactci es­
sisveic oln'daoto trudmaielnoneau t niversitario:
l)èa rgompeeunrntc oo rspor ildmiiov ieunln lLaoa e uaTr reinniaInln ef orma­
timcaai ,n tearnecsMhsaeat emeaF tiisciac a;
frnoismcaet eriuancl oer ssppoee rc iadliIi nosfrtmiacoteo iv cean,t ualmente
2)
peurnc orfisnoad lelela u erlata rieninInan olfrem amtaid,cin au ,o svaiod ,a tta
sendziaffi caol laetueiàr nM atemeaF tiisciac a;
èl baa sec oprsespriae lciiosd tidi octit oarnactiooFrn,ai sMiactae,m atica,
3)I nofrmatica.
Insteezricoolnnuai r eienI ngegInnoefrrmiaast oinacona c phosesi bAinlciih. e
preuriesriqicthiip eelsrtet r pieart viar iainpnoa ;rt aircleoe l neog zlsiitro unmie nti
dMia temeaF tiisncieacc ae pses3raris) o onvoi vamesnuetprieoa qri u elli richiesti
ipnr eecnezda.
Glio rcaiou ntfidcahinello o lraov poorsors iau sdciui trieeli ientrtàea sq suea nti
vorracnonndose riarlo.
PartAe
Teordieal cloam putabilità