In this paper we study syntactic branching programs of bounded repetition representing CNFs of bounded treewidth. For this purpose we introduce two new structural graph parameters $d$-pathwidth and clique preserving $d$-pathwidth denoted by $d-pw(G)$ and $d-cpw(G)$ where $G$ is a graph. We show that $2-cpw(G) \leq O(tw(G) \Delta(G))$ where $tw(G)$ and $\Delta(G)$ are, respectively the treewidth and maximal degree of $G$. Using this upper bound, we demonstrate that each CNF $\psi$ can be represented as a conjunction of two OBDDs of size $2^{O(\Delta(\psi)*tw(\psi)^2)}$ where $tw(\psi)$ is the treewidth of the primal graph of $\psi$ and each variable occurs in $\psi$ at most $\Delta(\psi)$ times. Next we use $d$-pathwdith to obtain lower bounds for monotone branching programs. In particular, we consider the monotone version of syntactic nondeterministic read $d$ times branching programs (just forbidding negative literals as edge labels) and introduce a further restriction that each computational path can be partitioned into at most $d$ read-once subpaths. We call the resulting model separable monotone read $d$ times branching programs and abbreviate them $d$-SMNBPs. For each graph $G$ without isolated vertices, we introduce a CNF $\psi(G)$ whsose clauses are $(u \vee e \vee v)$ for each edge $e=\{u,v\}$ of $G$. We prove that a $d$-SMNBP representing $\psi(G)$ is of size at least $\Omega(c^{d-pw(G)})$ where $c=(8/7)^{1/12}$. We use this 'generic' lower bound to obtain an exponential lower bound for a 'concrete' class of CNFs $\psi(K_n)$. In particular, we demonstrate that for each $0<a<1$, the size of $n^{a}$-SMNBP representing $\psi(K_n)$ is at least $c^{n^b}$ where $b$ is an arbitrary constant such that $a+b<1$. This lower bound is tight in the sense $\psi(K_n)$ can be represented by a poly-sized $n$-SMNBP.


翻译:在本文中,我们研究捆绑重复( G) 的合成分支程序, 代表捆绑树枝的 CNF$。 为此, 我们引入了两个新的结构图形参数 $d$- pathwidth 和 cloque 保存$d$dpwidth 的 $d- pw( G) 和 $d- cpw( G), 其中$G) = leq O( g) (Delta( G) 美元), 其中$tw( G) 和 $delta( G) $美元 。 为此, 我们推出两个新的结构图形参数, $ddw美元 美元 和 celta( d) 美元, 其中每个GNF $\ ppsi, 可以代表两个大小的OBODDD( 美元) 。

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