¿Cómo probarías que el problema máximo de conjunto independiente en los gráficos está en la clase NP?

La respuesta de Timothy Johnson es una buena manera de mostrar “desde cero” que hay un problema en NP. La otra alternativa es mostrar una reducción a un problema que ya se sabe que está en NP. (Esto es particularmente útil para problemas NP-completos).

Un conjunto en G es independiente si y solo si es una camarilla en el complemento de G. Por lo tanto, dado un problema de conjunto independiente máximo, convierta el gráfico a su complemento, un paso que solo toma tiempo polinómico y no aumenta el tamaño del problema Ahora, sabemos que el problema de encontrar una camarilla de tamaño al menos N está en NP, por lo que nuestro problema transformado debe estar también en NP.

(Hay algunos tecnicismos aquí, ¿qué pasa si nuestro gráfico es escaso, de modo que el complemento es denso? ¿Podría tomar más tiempo que el polinomio para convertir? Pero estos pueden abordarse en una prueba más formal).

Una definición informal útil de la clase NP es que contiene todos los problemas para los cuales, una vez que se le da una solución, es fácil verificar que la solución realmente funciona. (Esto se puede convertir en una definición formal, pero probablemente no sea muy útil).

Ahora, como una nota técnica (aún hablando informalmente), la clase NP se define solo para problemas cuya respuesta es sí o no. Entonces, la pregunta que queremos responder no es “¿Qué tan grande es el conjunto independiente más grande?” En cambio, preguntamos: “¿Hay un conjunto independiente de tamaño k?”

Si existe tal conjunto, y alguien le entrega una lista de los k nodos que pertenecen a él, puede verificar fácilmente (es decir, en tiempo polinómico) cada par de nodos posible y asegurarse de que ninguno de ellos esté conectado. Esto es suficiente para demostrar que la solución propuesta es válida, es decir, que la lista de nodos es un conjunto independiente.

Por lo tanto, dado que una solución se puede verificar fácilmente, este problema está en la clase NP.