Relations between the decision tree complexity and various other complexity measures of Boolean functions is a thriving topic of research in computational complexity. It is known that decision tree complexity is bounded above by the cube of block sensitivity, and the cube of polynomial degree. However, the widest separation between decision tree complexity and each of block sensitivity and degree that is witnessed by known Boolean functions is quadratic. In this work, we investigate the tightness of the existing cubic upper bounds. We improve the cubic upper bounds for many interesting classes of Boolean functions. We show that for graph properties and for functions with a constant number of alternations, both of the cubic upper bounds can be improved to quadratic. We define a class of Boolean functions, which we call the zebra functions, that comprises Boolean functions where each monotone path from 0^n to 1^n has an equal number of alternations. This class contains the symmetric and monotone functions as its subclasses. We show that for any zebra function, decision tree complexity is at most the square of block sensitivity, and certificate complexity is at most the square of degree. Finally, we show using a lifting theorem of communication complexity by G{\"{o}}{\"{o}}s, Pitassi and Watson that the task of proving an improved upper bound on the decision tree complexity for all functions is in a sense equivalent to the potentially easier task of proving a similar upper bound on communication complexity for each bi-partition of the input variables, for all functions. In particular, this implies that to bound the decision tree complexity it suffices to bound smaller measures like parity decision tree complexity, subcube decision tree complexity and decision tree rank, that are defined in terms of models that can be efficiently simulated by communication protocols.


翻译:布林函数的决定树复杂性和各种其他复杂度之间的关系是计算复杂度研究的一个兴盛话题。已知的是,在计算复杂度的研究中,决策树复杂性的界限比方块敏感度的立方体和多元度的立方体。然而,决定树复杂性和已知布林函数所见证的每个区块敏感度和度之间的最大区分是二次方形的。在此工作中,我们调查现有立方上界的紧密性。我们为许多有趣的布林函数的分类改进了立方体的立方上界。我们显示,对于图表属性和具有固定变异数的函数而言,立方形复杂性的立方形复杂性可以改进为二次方形。我们定义了布林函数的类别,我们称之为斑林函数,包括由已知至1的每个单项路径路径都有相同变异数。这个类中包含对立和单项的函数作为子级。我们显示,对于任何斑布拉函数,决定的树复杂性是最接近的方块敏感度度, 树的立方关系函数意味着每个立方块敏感度的立方块的立方形变变变数决定。

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