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第1章 上一章注释[001]

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基准函数f:Nn—N

递归函数g:Nn+2—N

使用f和g的原始递归h=ρn(f,g):Nn+1—N

对于h:

基准条件:h(x1,...xn,0)=f(x1,...,xn)

递归条件: h(x1,...,xn,y+1)=g(x1,...,xn,y,h(x1,...,xn,y))

回到我们的加法器add:

add:N2→N

add(x,y)=x+y=ρ1(f,g)

基准条件:add(x,0)=f(x)=proj11

递归条件:add(x,y+1)=g(x,y,add(x,y))=succ(add(x,y)),g=succ·[proj33]

add=ρ1(proj11,succ·[proj33])

完美无瑕。

类似地,乘法器mult=ρ1(zero,add·[proj13,proj33])

前继函数,减法器等等基本运算都可以据此定义,只需要proj,zero,succ三种原始函数和组合·,原始递归ρ这两种基本操作。所有完全函数都可以据此构造。

那么“偏函数”呢?

构造偏函数还需要额外的一个操作:最小化。

如果我们有一个函数f:N^n+1—N (这里^代表上标,虽然不好看,但实在是敲得太麻烦没有耐心了),具体的f(a1,...an,x),其中a1,...an是固定参数,x是可变参数。

那么最小化操作为:μ^nf:N^n—N它会找到给它输入的n个参数里,最小的一个,并输出

比如f(5,4,3,2,1,0)=0

如果遇到重复参数,那么就输出第一个最小的。

比如f(5,4,3,2,1,1)=1

假设我们有一个投影函数长这样:

proj21:N2—N (proj21中的2是上标,1是下标,下同,写不动摆烂了)

那么μ^1proj21:N—N

举个栗子:

假如我们给proj21弄一个最小化操作:μ^1proj21(1),其中1是固定参数。

如果我们穷举一下可变参数,就会发现:

proj21(1,0)=1

proj21(1,1)=1

我们永远也拿不到0,也就不存在最小化。也就是说,对于μ^1proj21而言,并不是每一个输入都对应一个输出,所以应用最小化操作,我们成功地构建了一个偏函数。

加减乘三种操作都在上文构建过了,现在就只剩下一个除了。除法div需要用最小化操作来构建。

假设,我们收到两参数a和b,想求a/b,那么其中存在如下关系:

a=q×b+r,其中0≤r<b

我们想要的就是满足式子q×b≤a的最大的q,这等同于满足(q+1)×b>a,于是带余除法被转化为了一个最小化问题:

找到最小的q使其满足(q+1)×b>a

也就是构造一个函数f:N^3—N

f(a,b,q)=1如果(q+1)b≤a,=0如果(q+1)b>a

f(a,b,q)=lessthanequal(mult(succ(q),b),a)

f=lessthaneual·[mult·[succ·[proj33],proj32],proj31]

其中lessthanequal=iszero·sub

iszero=sub·[succ·zero,proj11]

sub是减法器

对f进行最小化操作即可得到我们想要的结果。

验证一下:

f(8,5,0)=lessthanequal(mult(1,5),8)=1不等于0,所以0不是输出。

f(8,5,1)=lessthanequal(mult(1,5),8)=0,最小,所以1是输出。

div(8,5)=8//5=1没错,十分完美。

如果我们想计算一下8//0:

f(8,0,0)=lessthanequal(mult(1,0),8)=1不等于0,所以0不是输出。

f(8,0,1)=lessthanequal(mult(2,0),8)=1不等于0,所以0不是输出。

无论我们给f(8,0,x)传入什么x,都找不到最小的x,所以div(8,0)=8//0无解,符合现实。

如果把最小化操作运用在原始递归函数上,得到的新函数就叫做偏递归函数。

好了,现在加减乘除我们都有了,只要是可计算的算法,我们都能执行。

至于无限循环怎么制造出来,从μ^1proj21(1)和div的栗子都可以看出来,如果最小化操作找不到最小值,就永远不会给出输出,这相当于while语句的功能。

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