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链与反链

Chain and antichain

偏序集中任意两元素可比的子集与任意两不同元素不可比的子集。

条目类型
定义

形式陈述

在偏序集 (P,) 中,子集 CP 称为链,若其中任意两元素可比较;子集 AP 称为反链,若其中任意两个不同元素不可比较。有限偏序集的高度 h(P) 是最大链大小,宽度 w(P) 是最大反链大小。链分解是把 P 分割为若干链,反链分解类似。极大链是不能再加入元素的链,最大链则具有最大基数;二者不可混同。

直觉

链把所有元素压进一条可比较的时间线,反链则刻画任何线性次序都无法由原偏序强迫的并行层。高度与宽度因此分别测量最长依赖深度和不可避免的最大并发量。二者不是互补集合的概念:同一个元素可以属于许多不同的链和反链,真正有意义的是覆盖、分解与极值之间的关系。

例子与边界

布尔格 2[n] 中,按包含关系,{1}[n] 是链;所有大小为 n/2 的子集构成反链。整数整除偏序中,1,2,4,8 是链,而 2,3,5 是反链。全序中的每个子集都是链,最大反链大小为一。极小元集合是反链,但任意反链不必由极小元组成。无限偏序集的高度和宽度可能是无限基数,有限 Dilworth 定理的证明与推广需区分。

在任务偏序 a<b<da<c<d 中,{a,b,d} 是长度三的链,{b,c} 是大小二的反链。至少需要两条链才能覆盖全部任务,例如 a<b<d 与单点链 c;这与最大反链大小一致。若把“不可比较”误作“不相等”,全序中便会错误地把所有不同元素都视作反链。

推论与应用

偏序中,Dilworth 定理把最大反链大小等同于最少链覆盖数;对偶的 Mirsky 型结论把最大链长度联系到反链分层。布尔格中的中间层反链进一步通向 Sperner 理论,调度中则把链解释为顺序依赖、反链解释为可并行任务。的秩层也常提供天然反链。

参考资料
  • Eric Lehman, F. Thomson Leighton, and Albert R. Meyer, Mathematics for Computer Science, rev. 2018,§§10.5.3–10.6, chains, antichains, and partial orders。
  • Garrett Birkhoff, Lattice Theory, 3rd ed., American Mathematical Society, 1967,Ch. I, chains, antichains, and ordered sets。
关系图谱4 个相邻概念 · 1 类关系

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