In the decision tree computation model for Boolean functions, the depth corresponds to query complexity, and size corresponds to storage space. The depth measure is the most well-studied one, and is known to be polynomially related to several non-computational complexity measures of functions such as certificate complexity. The size measure is also studied, but to a lesser extent. Another decision tree measure that has received very little attention is the minimal rank of the decision tree, first introduced by Ehrenfeucht and Haussler in 1989. This measure is closely related to the logarithm of the size, but is not polynomially related to depth, and hence it can reveal additional information about the complexity of a function. It is characterised by the value of a Prover-Delayer game first proposed by Pudl\'ak and Impagliazzo in the context of tree-like resolution proofs. In this paper we study this measure further. We obtain an upper bound on depth in terms of rank and Fourier sparsity. We obtain upper and lower bounds on rank in terms of (variants of) certificate complexity. We also obtain upper and lower bounds on the rank for composed functions in terms of the depth of the outer function and the rank of the inner function. This allow us to easily recover known asympotical lower bounds on logarithm of the size for Iterated AND-OR and Iterated 3-bit Majority. We compute the rank exactly for several natural functions and use them to show that all the bounds we have obtained are tight. We also show that rank in the simple decision tree model can be used to bound query complexity, or depth, in the more general conjunctive decision tree model. Finally, we improve upon the known size lower bound for the Tribes function and conclude that in the size-rank relationship for decision trees, obtained by Ehrenfeucht and Haussler, the upper bound for Tribes is asymptotically tight.


翻译:在 Boolean 函数的决策树计算模型中, 深度与查询复杂性相匹配, 大小与存储空间相匹配。 深度度量是研究最深的, 并且已知与证书复杂性等若干功能的非计算性复杂度有关。 尺寸度量也进行了研究, 但程度稍小。 另一项决定树测量非常少受到注意的是决定树的最小等级, 首先是Ehrenfeucht 和Haussler 于1989年推出的。 这一度量量量与大小的对数密切相关, 但与深度不完全相关, 因而它能够揭示关于功能复杂性的更多信息。 以Prover- Delay 游戏的价值为特征, 例如, Pudlarl\ak 和 Impalgliazzo 首次在树分辨率证明中提议。 在本文中, 我们通过级别和 Fourier 级的深度的深度来获得一个上下限。 我们从级别上到下一级, 以( 变量) 直径直径直的直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径,, 。 我们也可以判的直至直至直径直径直至直至直至直直至直至直至直至直直直至直直径直径直径直直至直至直至直直直至直直直直直径直径直直至直直直至直至直至直至直直直直直直至直至直至直至直至直至直至直至直直直直直直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直直直至直至直至直直直直直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直直至直至直至直至直至直至直至直至直至直直直直直直直直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直至直

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