3-SATソルバーPython
私はこのプロンプトに基づいて3-SATソルバーを作成しました:
アリスは最近、ハードウェア設計会社で働き始めました。彼女の仕事の一環として、製造された集積回路の欠陥を特定する必要があります。これらの欠陥を特定するためのアプローチは、充足可能性のインスタンスを解決することに要約されます。彼女はこのタスクを実行するプログラムを書くためにあなたの助けを必要としています。
入力入力
の最初の行には、5以下の単一の整数が含まれ、従うべきテストケースの数を示します。各テストケースの最初の行には、2つの整数nとmが含まれています。ここで、1≤n≤20は変数の数を示し、1≤m≤100は句の数を示します。次に、各節に対応するm行が続きます。各節は、1≤i≤nの場合のXiまたは〜Xiの形式のリテラルの論理和です。ここで、〜XiはリテラルXiの否定を示します。「または」演算子は「v」文字で示され、単一のスペースでリテラルから分離されます。出力
各テストケースについて、充足可能な割り当てがある場合は、1行に充足可能を表示します。それ以外の場合は、満足できない表示になります。サンプル入力
2 3 3 X1 v X2 ~X1 ~X2 v X3 3 5 X1 v X2 v X3 X1 v ~X2 X2 v ~X3 X3 v ~X1 ~X1 v ~X2 v ~X3サンプル出力
satisfiable unsatisfiable
このコードは基本的にmySets、ステートメント全体を真にする可能性のあるリテラルの可能な組み合わせをすべて表すセットのリストを維持します。新しい句を解析するたびに、否定がセットにすでに存在するかどうかを確認します。存在する場合は、セットは含まれません。
これは機能しますが、実行速度が少し遅くなります。
import sys
cases = int(sys.stdin.readline())
def GetReverse(literal):
if literal[0] == '~':
return literal[1:]
else:
return '~' + literal
for i in range(cases):
vars, clauses = map(int, sys.stdin.readline().split())
mySets = []
firstClause = sys.stdin.readline().strip().split(" v ")
for c in firstClause:
this = set()
this.add(c)
mySets.append(this)
for i in range(clauses-1):
tempSets = []
currentClause = sys.stdin.readline().strip().split(" v ")
for s in mySets:
for literal in currentClause:
if not s.__contains__(GetReverse(literal)):
newset = s.copy()
newset.add(literal)
tempSets.append(newset)
mySets = tempSets
if mySets:
print("satisfiable")
else:
print("unsatisfiable")
インデントされたforループが原因で、問題はここにあると思います。3-SATは指数関数的であるはずですが、少しスピードアップしたいと思います(おそらくループを削除することによって?)
for i in range(clauses-1):
tempSets = []
currentClause = sys.stdin.readline().strip().split(" v ")
for s in mySets:
for literal in currentClause:
if not s.__contains__(GetReverse(literal)):
newset = s.copy()
newset.add(literal)
tempSets.append(newset)
mySets = tempSets
回答
戦略的に配置されたprintステートメントを使用してコードをインストルメント化すると、計算が繰り返されていることがわかります。句を処理するときの2番目のテストケースX2 v ~X3では、セット{'X1', 'X2'}がmySets2回追加されます。句を処理するときX3 v ~X1、セット{'X3', 'X1', 'X2'}はmySets3回追加されます。
大規模なケースでは、重複を排除するためにリストでmySetsはset()なくに変更することで処理が高速化される場合があります。次に、内部セットはである必要がありますfrozensets。
mySetsはすべての句を満たす可能な解決策のセットなので、名前をに変更しましたcandidates。
candidates単一の空のセットを含むように初期化する場合、最初の句を個別に処理する必要はありません。
candidates空ならいつでもやめられると思います。
また、コードを関数に分割します。
def is_satisfiable(n_vars, clauses):
candidates = {frozenset()}
for clause in clauses:
temp = set()
for s in candidates:
for literal in clause:
if GetReverse(literal) not in s:
temp.add(s | {literal})
candidates = temp
if len(candidates) == 0:
return False
return True
def load_case(f):
n_vars, n_clauses = f.readline().split()
clauses = [f.readline().strip().split(' v ') for _ in range(int(n_clauses))]
return int(n_vars), clauses
def main(f=sys.stdin):
num_cases = int(f.readline())
for i in range(num_cases):
n_vars, clauses = load_case(f)
result = is_satisfiable(n_vars, clauses)
print(f"{'satisfiable' if result else 'unsatisfiable'}")
次のように呼ばれます:
import io
data = """
2
3 3
X1 v X2
~X1
~X2 v X3
3 5
X1 v X2 v X3
X1 v ~X2
X2 v ~X3
X3 v ~X1
~X1 v ~X2 v ~X3
""".strip()
main(io.StringIO(data))
または
import sys
main(sys.stdin)
これは、基本的にアルゴリズムについて何も変更しない推奨実装ですが、
- 適切なインデントがあります
- 少しの型ヒントを使用します
- セットリテラルとジェネレータを使用します
- 用途
_「未使用」の変数のために parse_clause()句コードが繰り返されるため、を追加します- 使用して
StringIO、これらの目的のために、効果的に離れて嘲笑するstdinと、あなたが示した例の入力を使用します - PEP8準拠の名前(アンダースコア付き)を使用します
from io import StringIO
from typing import List
stdin = StringIO('''2
3 3
X1 v X2
~X1
~X2 v X3
3 5
X1 v X2 v X3
X1 v ~X2
X2 v ~X3
X3 v ~X1
~X1 v ~X2 v ~X3
'''
)
def get_reverse(literal: str) -> str:
if literal[0] == '~':
return literal[1:]
return '~' + literal
def parse_clause() -> List[str]:
return stdin.readline().strip().split(' v ')
n_cases = int(stdin.readline())
for _ in range(n_cases):
n_vars, n_clauses = (int(s) for s in stdin.readline().split())
my_sets = [{c} for c in parse_clause()]
for _ in range(n_clauses - 1):
temp_sets = []
current_clause = parse_clause()
for s in my_sets:
for literal in current_clause:
if get_reverse(literal) not in s:
new_set = s.copy()
new_set.add(literal)
temp_sets.append(new_set)
my_sets = temp_sets
if my_sets:
print('satisfiable')
else:
print('unsatisfiable')