Изменения

Перейти к: навигация, поиск

Лямбда-исчисление

1860 байт добавлено, 23:13, 10 марта 2019
→‎Проверка на простоту
== Лямбда-исчисление==
 
Более формально, ''лямбда-функцию'' (<tex>\lambda -term</tex>) можно задать
следующей грамматикой:
{{Определение
|definition=
'''Лямбда-выражением''' (англ. <tex>\lambda</tex>''-term'') называется выражение, удовлетворяющее следующей грамматике:<br>
<tex>
\begin{array}{r c l}\langle Expression \rangle & ::= & [\langle Application \rangle ]\ \lambda\ \langle Variable \rangle\ .\ \langle Expression \rangle \\ & | & \langle Application \rangle\\\langle Application Lambda \rangle & ::= & \langle Application \rangle \langle Unary \rangle\ |\ \langle Unary \rangleto V\\\langle Unary Lambda \rangle & ::= & '('to \langle Expression Lambda \rangle ')'\ |\ \langle Variable \rangleLambda\\\langle Variable Lambda \rangle & ::= & to \langle Char \rangle +\\lambda V . \end{array}Lambda
</tex>
где <tex>V</tex> {{---}} множество всех строк над фиксированным алфавитом <tex> \Sigma \setminus \{ "\lambda", "\ ",\ "."\} </tex>.
}}
Пробел во втором правиле является терминалом грамматики. Иногда его обозначают как @, чтобы он не сливался с другими символами в выражении.
В первом случае функция является просто переменной.
<tex>\operatorname{id}\ 2 \equiv 2</tex>. Аналогично, <tex>\operatorname{id}\ y \equiv y</tex>.
Ещё один пример функцииЕще примеры:: <tex>x\\(x\operatorname{sum} = z)\\(\lambda x.(x\ z))\\(\lambda z.(\ lambda w.((\lambda y.((\ lambda x.(x\ z))\ x + y))\ w)))\\ </tex>. Эта функция двух аргументов,которая возвращает их суммуИногда <tex>\lambda</tex> -термы пишут по другому. Правда, здесь мы немного вышли за написанную выше грамматикуДля краткости подряд идущие лямбды заменяют на одну.Например:Ну да ладно. :<tex>\operatorname{sum}lambda x\ .\ \lambda y\ .P\ 2\ 3 to\equiv 5\lambda xy.P</tex>
===Приоритет операций===
дереве разбора были абстракции. Все остальные переменные называются свободными.
Например, в <tex>\lambda x\ .\ \lambda y\ .\ x</tex>, <tex>x</tex> и связана, а <tex>y</tex>{{---}} свободна. А в <tex>\lambda y\ .\ x\ (\lambda x\ .\ x)</tex>
в своём первом вхождении переменная <tex>x</tex> свободна, а во втором {{---}} связана.
Связанные переменные {{- --}} это аргументы функции. То есть для функции они являются локальными.
Рассмотрим функции <tex>\lambda y\ .\ y</tex> и <tex>\lambda x\ .\ y</tex>. В первой из них при взгляде на <tex>y</tex>
{{Определение
|definition='''<tex>\alpha</tex>-эквивалетностью ''' (англ. ''<(tex>\alpha<\/tex> -equivalence)'' ) {{---}} называется наименьшее соотношение эквивалентности на <tex>\Lambda</tex> такое что:
:<tex>P=_\alpha P</tex> для любого <tex>P</tex>
:<tex>\lambda x.P=_\alpha \lambda y.P[x:=y]</tex> если <tex>y \not\in FV(P)</tex>
{{Определение
|definition=
'''<tex>\beta</tex>-редукция ''' (англ. ''<tex>\beta</tex> -reduction)'' ) {{---}} это наименьшее соотношение на <tex>\Lambda</tex> такое что
:<tex>(\lambda x.P)Q\to _\beta P[x:=Q]</tex>
и замкнуто относительно следующих правил
}}
В <tex>\beta</tex>-редукции вполне возможна функция вида <tex>\lambda x. \lambda x.x</tex>. Во время подстановки вместо <tex>x</tex> внутренняя переменная не заменяется - действует принцип локальной переменной. Но принято считать, что таких ситуаций не возникает и все переменные называются разными именами. ===Каррирование=== {{Определение|definition='''Каррирование''' (англ. ''carrying'') {{---}} преобразование функции от многих переменных в функцию, берущую свои аргументы по одному. Для функции <tex>h</tex> типа <tex>h\ :\ (A\ *\ B)\ \to\ C</tex> оператор каррирования <tex>\Lambda </tex> выполняет преобразование <tex>\Lambda (h)\ :\ A\to (B\to C)</tex>. Таким образом <tex>\Lambda (h)</tex> берет аргумент типа <tex>A</tex> и возвращает функцию типа <tex>B\ \to\ C</tex>. С интуитивной точки зрения, каррирование функции позволяет фиксировать ее некоторый аргумент, возвращая функцию от остальных аргументов. Таким образом, <tex>\Lambda</tex> представляет собой функцию типа <tex>\Lambda :\ (A\ *\ B\to C)\to (A\to (B\to C))</tex>.}} ==Нотация Де БрёйнаБрауна==
Существует также альтернативное эквивалентное определение <tex>\lambda</tex>-исчисления.
В оригинальном определении для обозначения переменных использовались имена,
Примеры выражений в этой нотации:
:<tex>\begin{tabular}{cc}|! Standart & ! de Bruijn \\|-| $\lambda x.x$ & | $\lambda .0$ \\|-| $\lambda z.z$ & | $\lambda .0$ \\|-| $\lambda x. \lambda y.x$ & | $\lambda . \lambda .1$\\|-| $\lambda x. \lambda y. \lambda s. \lambda z.x\ s\ (y\ s\ z)$ & | $\lambda . \lambda . \lambda . \lambda .3\ 1(2\ 1\ 0)$\\|-| $(\lambda x.x\ x)(\lambda x.x\ x)$ & | $(\lambda .0\ 0)(\lambda .0\ 0)$\\|-| $(\lambda x. \lambda x.x)(\lambda y.y)$ & | $(\lambda .\lambda .0)(\lambda .0)$\\\end{tabular|}</tex>
Переменная называется свободной, если ей соответствует число, которое больше
===+1===
Функция, прибавляющая <tex>1 </tex> к числу, должна принимать первым аргументом число.
Но число {{---}} функция двух аргументов. Значит, эта функция должна принимать три
аргумента: "число" <tex>n</tex>, которое хочется увеличить, функция, которую надо будет
===Проверка на простоту===
<tex>\operatorname{isPrimeHelp}</tex> {{---}} принимает число, которое требуется проверить на простоту и то, на что его надо опытаться поделить, перебирая это от <tex>2 </tex> до <tex>p-1</tex>. Если на что-нибудь разделилось, то число {{---}} составное, иначе {{---}} простое.
<tex>\operatorname{isPrimeHelp'} =</tex><tex>\lambda f\ .\ \lambda p\ .\ \lambda i\ .\ \operatorname{if}\ (\operatorname{le}\ p\ i)\ \operatorname{true}\ (\operatorname{if}\ (\operatorname{isZero}\ (\operatorname{mod}\ p\ i))\ \operatorname{false}\ (f\ p\ (\operatorname{succ}\ i)))</tex>
====tail====
<tex>\lambda list.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> ((\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (list)))</tex><tex> ((\lambda f.(\lambda x.f (x x))</tex><tex> (\lambda x.f (x x)))</tex><tex> (\lambda f.\lambda n.\lambda m.(\lambda p.\lambda t.\lambda e.p t e)</tex><tex> ((\lambda n.n (\lambda c.\lambda a.\lambda b.b)</tex><tex> (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> ((\lambda f.(\lambda x.f (x x))</tex><tex> (\lambda x.f (x x)))</tex><tex> (\lambda mod.\lambda n.\lambda m.(\lambda p.\lambda t.\lambda e.p t e)</tex><tex> ((\lambda n.\lambda m.(\lambda n.\lambda m.(\lambda n.n (\lambda c.\lambda a.\lambda b.b)</tex><tex> (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> ((\lambda n.\lambda m.m (\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) n) (n)</tex><tex> m)) (n)</tex><tex> ((\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) (m)))</tex><tex> (n)</tex><tex> m) n (mod ((\lambda n.\lambda m.m (\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) n) (n)</tex><tex> m) m)) n m)) (f ((\lambda f.(\lambda x.f (x x))</tex><tex> (\lambda x.f (x x)))</tex><tex> (\lambda div.\lambda n.\lambda m.(\lambda p.\lambda t.\lambda e.p t e)</tex><tex> ((\lambda n.\lambda m.(\lambda n.\lambda m.(\lambda n.n (\lambda c.\lambda a.\lambda b.b)</tex><tex> (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> ((\lambda n.\lambda m.m (\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) n) (n)</tex><tex> m)) (n)</tex><tex> ((\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) (m)))</tex><tex> (n)</tex><tex> m) (\lambda s.\lambda z.z)</tex><tex> ((\lambda n.\lambda s.\lambda z.s (n s z))</tex><tex> (div ((\lambda n.\lambda m.m (\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) n) (n)</tex><tex> m) m))) n m) m) n) ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (list))</tex><tex> ((\lambda i.(\lambda f.(\lambda x.f (x x))</tex><tex> (\lambda x.f (x x)))</tex><tex> (\lambda f.\lambda p.\lambda i.(\lambda p.\lambda t.\lambda e.p t e)</tex><tex> ((\lambda n.n (\lambda c.\lambda a.\lambda b.b)</tex><tex> (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (i))</tex><tex> p (f ((\lambda p.(\lambda f.(\lambda x.f (x x))</tex><tex> (\lambda x.f (x x)))</tex><tex> (\lambda f.\lambda p.(\lambda p.\lambda t.\lambda e.p t e)</tex><tex> ((\lambda p.(\lambda f.(\lambda x.f (x x))</tex><tex> (\lambda x.f (x x)))</tex><tex> (\lambda f.\lambda p.\lambda i.(\lambda p.\lambda t.\lambda e.p t e)</tex><tex> ((\lambda n.\lambda m.(\lambda n.n (\lambda c.\lambda a.\lambda b.b)</tex><tex> (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> ((\lambda n.\lambda m.m (\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) n) (n)</tex><tex> m)) (p)</tex><tex> i) (\lambda a.\lambda b.a)</tex><tex> ((\lambda p.\lambda t.\lambda e.p t e)</tex><tex> ((\lambda n.n (\lambda c.\lambda a.\lambda b.b)</tex><tex> (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> ((\lambda f.(\lambda x.f (x x))</tex><tex> (\lambda x.f (x x)))</tex><tex> (\lambda mod.\lambda n.\lambda m.(\lambda p.\lambda t.\lambda e.p t e)</tex><tex> ((\lambda n.\lambda m.(\lambda n.\lambda m.(\lambda n.n (\lambda c.\lambda a.\lambda b.b)</tex><tex> (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> ((\lambda n.\lambda m.m (\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) n) (n)</tex><tex> m)) (n)</tex><tex> ((\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) (m)))</tex><tex> (n)</tex><tex> m) n (mod ((\lambda n.\lambda m.m (\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) n) (n)</tex><tex> m) m)) p i)) (\lambda a.\lambda b.b)</tex><tex> (f p ((\lambda n.\lambda s.\lambda z.s (n s z))</tex><tex> (i)))))</tex><tex> p (\lambda s.\lambda z.s (s z)))</tex><tex> (p))</tex><tex> p (f ((\lambda n.\lambda s.\lambda z.s (n s z))</tex><tex> (p))))</tex><tex> ((\lambda n.\lambda s.\lambda z.s (n s z))</tex><tex> (p)))</tex><tex> (p))</tex><tex> ((\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) (i))))</tex><tex> (\lambda s.\lambda z.s (s z))</tex><tex> i) ((\lambda n.\lambda s.\lambda z.(\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.b))</tex><tex> (n (\lambda p.(\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (s ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (p)))</tex><tex> ((\lambda a.\lambda b.\lambda t.t a b)</tex><tex> (z)</tex><tex> z))) ((\lambda p.p (\lambda a.\lambda b.a))</tex><tex> (list)))))</tex>
 
== См. также ==
*[[Неразрешимость задачи вывода типов в языке с зависимыми типами]]
==Источники информации==
Nursan
36
правок
Источник — «http://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=Служебная:Сравнение_версий/44055...70290»

Навигация