“它是幺半群作用的可逆特例:当作用的代数结构为群时,可逆性由公理推出,无需额外假设每个 $\rho g$ 为双射。一般幺半群作用则允许不同状态被合并。”
形式陈述 ​
满足
等价地,作用是幺半群同态
其中
直觉
幺半群作用把抽象操作解释为对象上的状态变换。单位元什么也不做,幺半群乘法对应连续执行操作。操作可以覆盖、丢失信息或不可撤销,因此一般只得到自映射,不要求双射。
群作用是可逆特例:群元素的逆元保证每个作用映射都是双射。幺半群作用则更适合字符串追加、状态更新、区间标签和自动机转换。
例子与边界
字符串幺半群
函数自映射幺半群
区间加标签形成加法幺半群,并作用于带长度的区间摘要
区间赋值也能形成带“无操作”单位元的标签幺半群,但复合通常不交换:后来的赋值覆盖早先赋值。若把标签合成顺序写反,单个更新测试可能通过,混合更新会出错。
推论与应用
懒惰传播可把待处理标签组织成幺半群作用。若节点摘要还能按
或在摘要中显式携带长度等使该式成立的元数据。只有“标签可复合”不够;还必须能从节点局部摘要计算整段更新后的值。
自动机的输入字通过转换幺半群作用于状态集;动力系统把时间幺半群作用于状态空间。加入拓扑、可测或线性结构后,还会要求每个作用映射保持相应结构,这些是附加条件,不属于集合层定义。
参考资料
- John M. Howie, Fundamentals of Semigroup Theory, Oxford University Press, 1995, Chapters 1 and 5.
- Mark V. Lawson, Finite Automata, Chapman & Hall/CRC, 2004, chapters on transformation monoids.
- Benjamin Steinberg, Representation Theory of Finite Monoids, Springer, 2016, introductory chapters.