In this paper we study the fine-grained complexity of finding exact and approximate solutions to problems in P. Our main contribution is showing reductions from exact to approximate solution for a host of such problems. As one (notable) example, we show that the Closest-LCS-Pair problem (Given two sets of strings $A$ and $B$, compute exactly the maximum $\textsf{LCS}(a, b)$ with $(a, b) \in A \times B$) is equivalent to its approximation version (under near-linear time reductions, and with a constant approximation factor). More generally, we identify a class of problems, which we call BP-Pair-Class, comprising both exact and approximate solutions, and show that they are all equivalent under near-linear time reductions. Exploring this class and its properties, we also show: $\bullet$ Under the NC-SETH assumption (a significantly more relaxed assumption than SETH), solving any of the problems in this class requires essentially quadratic time. $\bullet$ Modest improvements on the running time of known algorithms (shaving log factors) would imply that NEXP is not in non-uniform $\textsf{NC}^1$. $\bullet$ Finally, we leverage our techniques to show new barriers for deterministic approximation algorithms for LCS. At the heart of these new results is a deep connection between interactive proof systems for bounded-space computations and the fine-grained complexity of exact and approximate solutions to problems in P. In particular, our results build on the proof techniques from the classical IP = PSPACE result.


翻译:在本文中,我们研究了找到准确和大致的互动式解决P问题的方法的复杂性。 我们的主要贡献是显示从精确到大致解决大量此类问题的方法的精度下降。 举例来说( 值得注意的) 我们展示了“ 近距离- LCS- Pair ” 问题( 给了两套字符串$A 和$B$, 精确地计算出最大值$\ textsf{LCS} (a, b) 美元( a, b) 美元( A)\ times B$) 相当于其近距离版( 近距离时间减少, 并且有一个恒定的近距离因素 ) 。 更一般地说, 我们发现了一系列问题, 我们称之为 BP- Pair- Class 问题, 包括精确和近距离解决方案, 显示它们都相当于近距离时间削减的字符串。 探讨这个类别及其属性时, 我们还显示: 在NCEW- SET的假设( 比SET的假设要简单得多得多, ) 解决这一类中的任何问题都需要时间。 。 美元 IMUILSL1 和我们所知道的缩缩缩缩算的结果并不是。

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