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P2 On the Existential Theories of Büchi Arithmetic and Linear p-adic Fields

论 Büchi 算术与线性 p-adic 域的存在理论
LICS 2019 34th Annual ACM/IEEE Symposium on Logic in Computer Science (LICS)2019匹配度 1/10 · 该论文研究 Büchi 算术与线性 p-adic 域存在片段的可满足性复杂度,属于数理逻辑与自动机理论,与用户关注的静态分析、Agentic/LLM 程序分析、浮点程序分析、贝叶斯程序分析及 LLM 交叉均无直接关系。引用 11 inbox
Florent Guepin, Christoph Haase, James Worrell
crossref: 2026-09-12

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一句话:证明 Büchi 算术与线性 p-adic 域存在片段的可满足性问题均为 NP 完全。

本文研究 Büchi 算术的存在片段以及 p-adic 域上线性算术存在片段的可满足性问题的复杂度。主要结果是二者均为 NP 完全。其中,p-adic 域上线性算术存在片段的 NP 上界回答了 Weispfenning(1988)提出的公开问题;该上界的重要之处在于,即使两个理论中满足赋值的比特长度可能超多项式于公式描述长度。关键技术贡献是证明:对于语言编码某线性丢番图方程系统解集的有限状态自动机,其两个状态之间存在路径这一事实可在 NP 内给出见证。

问题
确定 Büchi 算术和线性 p-adic 域的存在理论的可满足性问题的精确复杂度。
方法
通过有限状态自动机刻画解集,并将自动机中两状态间路径存在性的见证归入 NP,从而建立 NP 上界;结合匹配的下界得到 NP 完全性。
评估
以复杂度理论证明给出两类存在理论的 NP 完全性,并解决一个长期公开问题。
原文摘要(Abstract)

We consider the complexity of the satisfiability problems for the existential fragment of Büchi arithmetic and for the existential fragment of linear arithmetic over p-adic fields. Our main results are that both problems are NP-complete. The NP upper bound for existential linear arithmetic over p-adic fields resolves an open question posed by Weispfenning [J. Symb. Comput., 5(1/2) (1988)] and holds despite the fact that satisfying assignments in both theories may have bit-size super-polynomial in the description of the formula. A key technical contribution is to show that the existence of a path between two states of a finite-state automaton whose language encodes the set of solutions of a given system of linear Diophantine equations can be witnessed in NP.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) ·

BibTeX
@inproceedings{paperbot5010,
  title = {On the Existential Theories of Büchi Arithmetic and Linear p-adic Fields},
  author = {Florent Guepin and Christoph Haase and James Worrell},
  booktitle = {LICS},
  year = {2019},
  doi = {10.1109/lics.2019.8785681}
}