- •1 . Введение в теорию направленных отношений предисловие
- •Введение в теорию направленных отношений.
- •Основные понятия.
- •Языки схем -отношений.
- •Классы -отношений.
- •Операции композиции -отношений.
- •Комбинаторные -отношения.
- •Дефинициональные расширения.
- •Основные результаты. Вначале докажем теорему о комбинаторной полноте .
- •Иерархия классов -отношений.
- •Конструктивные -отношения.
- •Исчисления включения и эквивалентности схем -отношений.
- •Отношения включения и эквивалентности схем -отношений.Рассмотрим схемы -отношенийиодной и той же арности.
- •Бестиповые направленные отношения.
- •Сигнатуры языков схем бестиповых-отношений.
- •Представление типизированных рекурсивных схем бестиповыми регулярными схемами.
- •Вычислительная полнота множества констант языка бестиповых регулярных схем -отношений основной универсальной сигнатуры.
- •Литература
- •Оглавление
- •12. Бестиповые направленные отношения. 33
- •51 F logol: язык и система функционально-логического программирования
Представление типизированных рекурсивных схем бестиповыми регулярными схемами.
Содержание этого параграфа составляет доказательство теоремы:
Теорема
1.12. Для
всякого множества
типизированных
-отношений
класс бестиповых регулярных относительно![]()
-отношений
включает класс типизированных рекурсивных
относительно
-отношений.
Переформулируем
доказываемую теорему: для любой
типизированной рекурсивной схемы
существует
эквивалентная ей регулярная бестиповая
схема
,
т.е. такая, что
для всех интерпретаций
свободных переменных этих схем.
Лемма.
Для всякой типизированной рекурсивной
схемы
-отношений
существует эквивалентное представление,
не использующее вложенных вхождений
оператора рекурсии.
Для доказательства
леммы воспользуемся сетевой интерпретацией
типизированных рекурсивных схем.
Предположим, что исходная типизированная
рекурсивная схема задана в форме сетевой
КС-грамматики
,
причем сети – правые части правил не
имеют элементов сорта
.
Пусть
.
Определим семейство из
грамматик для всевозможных всюду
определенных на
предикатов:
(
обозначает тождественно истинный
предикат, а
– тождественно ложный). Пусть![]()
,
,
(полагается, что
и все
для всех возможных
и
попарно
различны), для всех
![]()
,
а
Очевидно,
что для любой интерпретации![]()
,
т.к.
– подмножество
с точностью до изоморфизма
и
.
Предположим, что
для каждого
элементы
некоторым образом упорядочены:
(здесь
– количество сортов
,
таких, что
).
Теперь можно определить грамматику![]()
,
где
,![]()
,

где сеть
показана на рис. 1.1. Очевидно, что


,
где
![]()
,
,
для всех
.
Наконец, определим
искомую грамматику
![]()
![]()
.
П
о
построению
очевидно, что
.Покажем,
что
для любой интерпретации
.
Действительно, для произвольной
интерпретации
выберем
,
такую, что для всех![]()
,
где
– грамматика, полученная из
заменой аксиомы на
и, в нашем
случае, исключением в результате “чистки”
сорта
из
нетерминального базиса. Иными словами,
,
если интерпретация сетевого языка,
представленного нетерминальным сортом
в исходной
грамматике, для заданной интерпретации
терминальных сортов не есть пустое
-отношение,
и
– в противном случае. По построению![]()
.
Нетрудно показать,
что если для всех
и всех
арности![]()
– не пусто, то
.
Если мы воспользуемся этим утверждением
для случая
,
то получим, что
.
Для других
возможны
два варианта:
существует
,
такой, что
и
.
В этом случае найдется такое
,
для которого
– пустое
-отношение,
и, вследствие этого,

;
.
В этом случае
.
Таким образом, для
всякого
![]()
![]()
Так как по грамматике
непосредственно восстанавливается
схема без вложенных вхождений оператора
рекурсии, то лемма доказана. Теперь для
доказательства Теоремы 1.12 достаточно
рассмотреть случай, когда заданная
типизированная рекурсивная схема
-отношений
имеет вид
,
где
– схема, при построении которой не
используется оператор рекурсии.
П
усть
,
и
имеют арность
и схема
задана
сетевой КС-грамматикой
,
где все правила из
имеют вид
,
,
а сети
имеют
элементов сорта
,
причем хотя бы одно
.
Далее полагаем, что
,
т.к. в других случаях решение тривиально,
поскольку тогда схема
,
по существу, не является рекурсивной.
На рис. 1.2 условно показан вид правил
грамматики
.
Преобразуем эту грамматику в грамматику![]()
,
где
– новый нетерминальный сорт арности
,
с очевидным свойством:
.
Измененное правило для сорта
показано
на рис. 1.3, а вид правил
для сорта
в
преобразованной
грамматике изображен на рис. 1.4.
С
огласно
рис. 1.3,
.
Далее, согласно рис. 1.4, проведем
последовательную декомпозицию сетей
для всех
:
.
Полагая, что
– схема, такая, что
,
получим два варианта нерекурсивного
описания
(арности
):
,
.
Окончательно получим

.
Теорема доказана.
Однако, открывается возможность ее
усиления: во втором варианте описания
параллельная итерация используется
только для построения специальной
комбинаторной константы
,
где
![]()
,
которая может быть включена в сигнатуру
языка регулярных бестиповых схем
-отношений
вместо операции параллельной итерации
и этого достаточно для получения
бестиповых схем, э
квивалентных
произвольным рекурсивным типизированным
схемам
-отношений.
