Кіріспе

Кнут-Бендикс толықтыру алгоритмі (Дональд Кнут пен Питер Бендикс есімдерімен аталған) – терминдер бойынша берілген теңдеулер жиынтығын конфлюентті терминдік қайта жазу жүйесіне түрлендіретін жартылай шешім алгоритмі. Алгоритм сәтті аяқталған жағдайда, ол көрсетілген алгебра үшін сөздік мәселені тиімді шешеді. Бухбергер алгоритмі, Грёбнер базаларын есептеуге арналған, өте ұқсас алгоритм болып табылады. Бұл екі алгоритм тәуелсіз дамығанмен, оны көпмүшелік сақиналар теориясындағы Кнут-Бендикс алгоритмінің нақты бір түрі деп қарастыруға болады.

Кіріспе

E теңдеулер жиынтығы үшін оның дедуктивті жабылуы – E-ден теңдеулерді кез келген ретпен қолдану арқылы шығарылатын барлық теңдеулер жиынтығы. Формальды түрде, E екілік қатынас саналады, оның қайта жазу жабылуы және қайта жазу ережелерінің жиынтығы үшін оның дедуктивті жабылуы (∘) – екі жағына да солдан оңға қарай R-ден ережелерді қолдану арқылы расталатын барлық теңдеулер жиынтығы, олар сөзбе-сөз тең болғанға дейін. Формальды түрде R қайтадан екілік қатынас ретінде қаралады, оның қайта жазу жабылуы, оның керісі және (∘) олардың рефлексивті транзитивті жабылуларының қатынас құрамы ( және ). Мысалы, егер топ аксиомалары болса, деривация тізбегі a−1⋅(a⋅b) ∘ b – E дедуктивті жабылуының мүшесі екенін көрсетеді. Егер – E-нің "қайта жазу ережесі" нұсқасы, деривация тізбектері (a−1⋅a)⋅b ∘ b – R дедуктивті жабылуының мүшесі екенін көрсетеді. Алайда, a−1⋅(a⋅b) ∘ b жоғарыдағыдай шығаруға болмайды, өйткені (x⋅y)⋅z → x⋅(y⋅z) ережесін оңнан солға қолдануға рұқсат етілмейді. Knuth–Bendix алгоритмі терминдер арасындағы теңдеулер жиынтығы E мен барлық терминдер жиынтығында (>) редукция ретін алады және R-дің дедуктивті жабылуы бірдей болатын R-ді конфуэнтті және аяқталатын терминді қайта жазу жүйесін құруға тырысады. E-ден зардаптарды дәлелдеу үшін жиі адам интуициясы қажет болса, R-ден зардаптарды дәлелдеу қажет емес. Қосымша мәлімет үшін қараңыз Конфлюенция (абстрактілік қайта жазу) # Мотивациялық мысалдар, ол топ теориясынан дәлелдеу үлгісін береді, ол E және R арқылы орындалады.

Ережелер

E терминдер арасындағы теңдеулер жиынтығын ескере отырып, оны баламалы конвергентті терминді қайта жазу жүйесіне (мүмкін болса) түрлендіру үшін келесі тұжырымдама ережелерін қолдануға болады: Олар барлық терминдер жиынтығында пайдаланушы берген редукция реті (>) негізінде құрылады; егер (s → t) ▻ (l → r) анықталса, немесе s және l әдеби түрде ұқсас болса және t > r.

Жою ‹ E∪{s = s} , R › ⊢ ‹ E , R › Құрастыру ‹ E , R∪{s → t} › ⊢ ‹ E , R∪{s → u} › егер Оңайлату ‹ E∪{s = t} , R › ⊢ ‹ E∪{s = u} , R › егер Бағдарлау ‹ E∪{s = t} , R › ⊢ ‹ E , R∪{s → t} › егер s > t Қысқарту ‹ E , R∪{s → t} › ⊢ ‹ E∪{u = t} , R › егер l → r арқылы (s → t) ▻ (l → r) болса Шығару ‹ E , R › ⊢ ‹ E∪{s = t} , R › егер (s,t) R-дің сынды жұбы болса

Мысал

E теоремалық тексерушіден алынған келесі орындалу мысалы, Knuth, Bendix (1970) сияқты (қосымша) топ аксиомаларын толықтырады. Ол топтың үш бастапқы теңдеуімен (нейтралды элемент 0, инверс элементтер, ассоциативтілік) басталады, X + Y үшін f(X,Y) және −X үшін i(X) қолданады. 10 жұлдызды теңдеулер конвергентті қайта жазу жүйесін құрайды. "pm" – "парамодуляция" дегеннің қысқаша атауы, дедуциді іске асыру. Сынды жұптарды есептеу – теңдеу бірлік тармақтарының парамодуляциясының бір түрі. "rw" – қайта жазу, орындау, құрастыру, құлау және оңайлату. Теңдеулерді бағдарлау жасырын түрде жасалады және тіркелмейді.

Nr Lhs Rhs Көзі
1: * f(X,0) = X бастапқы("GROUP.lop", 9-жол, 1-бағана)
2: * f(X,i(X)) = 0 бастапқы("GROUP.lop", 12-жол, 1-бағана)
3: * f(f(X,Y),Z) = f(X,f(Y,Z)) бастапқы("GROUP.lop", 15-жол, 1-бағана)
5: f(X,Y) = f(X,f(0,Y)) pm(3,1)
6: f(X,f(Y,i(f(X,Y)))) = 0 pm(2,3)
7: f(0,Y) = f(X,f(i(X),Y)) pm(3,2)
27: f(X,0) = f(0,i(i(X))) pm(7,2)
36: X = f(0,i(i(X))) rw(27,1)
46: f(X,Y) = f(X,i(i(Y))) pm(5,36)
52: * f(0,X) = X rw(36,46)
60: * i(0) = 0 pm(2,52)
63: i(i(X)) = f(0,X) pm(46,52)
64: * f(X,f(i(X),Y)) = Y rw(7,52)
67: * i(i(X)) = X rw(63,52)
74: * f(i(X),X) = 0 pm(2,67)
79: f(0,Y) = f(i(X),f(X,Y)) pm(3,74)
83: * Y = f(i(X),f(X,Y)) rw(79,52)
134: f(i(X),0) = f(Y,i(f(X,Y))) pm(83,6)
151: i(X) = f(Y,i(f(X,Y))) rw(134,1)
165: * f(i(X),i(Y)) = i(f(Y,X)) pm(83,151)

Сондай-ақ, осы мысалдың басқа бір ұсынысы үшін қараңыз Сөз мәселесі (математика). Топ теориясындағы тізбектерді қайта жазу жүйелері

Есептеулік топ теориясындағы маңызды жағдай – шекті ұсынылған топтың элементтеріне немесе косеттеріне каноникалық белгілер беру үшін пайдаланылатын тізбектерді қайта жазу жүйелері. Бұл ерекше жағдай осы бөлімнің басты тақырыбы болып табылады. Топ теориясындағы мотивация Критикалық жұптар леммасы терминді қайта жазу жүйесі жергілікті түрде (немесе әлсіз) конфуэнтті, егер және тек қана егер оның барлық критикалық жұптары конвергентті болса. Сонымен қатар, бізде Ньюманның леммасы бар, ол (абстрактілі) қайта жазу жүйесі қатты нормалданатын және әлсіз конфуэнтті болса, онда қайта жазу жүйесі конфуэнтті болады. Егер біз қайта жазу жүйесіне барлық сын жұптарды конвергентті болуға мәжбүрлеу үшін, мықты нормалау қасиеттерін сақтай отырып, ережелерді қоса алсақ, онда бұл қайта жазу жүйесіне конфуэнтті болуға мәжбүрлейді. X – генераторлардың шекті жиынтығы және R – X-тегі қатынастарды анықтайтын жиынтығы болатын шекті ұсынылған моноидты қарастырайық. X* – X-тегі барлық сөздердің жиыны (яғни X-тен құрылған еркін моноид) болсын. R қатынастары X* бойынша баламалық қатынас тудыратындықтан, M элементтерін R бойынша X* баламалық сыныптары деп қарастыруға болады. Әр сынып үшін {w1, w2, } стандартты өкілді wk таңдау қажет. Бұл өкіл кластағы әрбiр wk сөзiнiң каноникалық немесе қалыпты түрi деп аталады. Егер әр wк-тің wі нормальды түрін анықтау үшін есептеу әдісі болса, онда сөз мәселесі оңай шешіледі. Конфлюентті қайта жазу жүйесі дәл осыны жасауға мүмкіндік береді. Қасиетті форманы теориялық тұрғыдан кездейсоқ таңдауға болатынына қарамастан, бұл тәсіл жалпы алғанда есептеуге болмайды. (Тілдің эквиваленттік қатынасы шексіз сандағы шексіз сыныптарды шығара алатынын ескеріңіз.) Егер тіл жақсы реттелген болса, онда < тәртібі минималды өкілдерді анықтаудың бірізді әдісін береді, алайда бұл өкілдерді есептеу әлі де мүмкін болмауы мүмкін. Әсіресе, егер қайта жазу жүйесі минималды өкілдерді есептеу үшін қолданылса, онда < тәртібі келесі қасиетке де ие болуы керек:

A < B → XAY < XBY барлық сөздер A,B,X,Y үшін

Бұл қасиет аударма инварианттылығы деп аталады. Аударма инвариантты және жақсы реттелген тәртіп – редукция тәртібі деп аталады. Моноид ұсынылысынан R қатынастарымен берілген қайта жазу жүйесін анықтауға болады. Егер A x B R-де болса, онда A < B болған жағдайда B → A ережесі қайта жазу жүйесінде болады, әйтпесе A > B және A → B. < – редукция тәртібі болғандықтан, берілген сөз W W > W1 > > Wn редукцияланады, мұнда Wn қайта жазу жүйесі бойынша төмендетілмейді. Алайда, әр Wi → Wi+1 кезінде қолданылатын ережелерге байланысты Wn ≠ W'm екі түрлі төмендетуге қол жеткізуге болады. Алайда, егер R қатынастарымен берілген қайта жазу жүйесі Knuth–Bendix алгоритмі арқылы конфуэнтті қайта жазу жүйесіне түрлендірілсе, онда барлық төмендетулер бірдей төмендетілген сөзді, яғни сөздің нормальды түрін шығаруға кепілдік беріледі. ... сипаттамасы