The purpose of this thesis is to give a "foundational" characterization of some common complexity classes. Such a characterization is distinguished by the fact that no explicit resource bounds are used. For example, we characterize the polynomial time computable functions without making any direct reference to polynomials, time, or even computation. Complexity classes characterized in this way include polynomial time, the functional polytime hierarchy, the logspace decidable problems, and NC. After developing these "resource free" definitions, we apply them to redeveloping the feasible logical system of Cook and Urquhart, and show how this first-order system relates to the second-order system of Leivant. The connection is an interesting one since the systems were defined independently and have what appear to be very different rules for the principle of induction. Furthermore it is interesting to see, albeit in a very specific context, how to retract a second order statement, ("inducti...

Contents 1 Introduction : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 2 2 The expressive power of second order Logic : : : : : : : : : : : 3 2.1 The language of second order logic : : : : : : : : : : : : : 3 2.2 Expressing size : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 4 2.3 Defining data types : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 6 2.4 Describing processes : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 8 2.5 Expressing convergence using second order validity : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 9 2.6 Truth definitions: the analytical hierarchy : : : : : : : : 10 2.7 Inductive definitions : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 13 3 Canonical semantics of higher order logic : : : : : : : : : : : : 15 3.1 Tarskian semantics of second order logic : : : : : : : : : 15 3.2 Function and re