“每个群都天然作用在自己的底层集合上:元素 $g$ 把 $x$ 送到 $gx$,也就是考察“左乘会怎样重新排列群中所有元素”。群运算因此被翻译成置换复合,而不同元素至少会把单位元送到不同位置,…”
形式陈述 ​
集合
表示,它恰好一次包含每个元素。有限
并约定空集有一个空排列,即
直觉
排列可以同时看成有序列表和有限集上的双射。列表视角适合计数位置,函数视角则揭示复合、逆与循环分解;每个元素恰出现一次正对应双射的单射与满射。循环结构不依赖从哪个元素开始书写同一循环,却依赖不同循环之间怎样分组。
例子与边界
置换
推论与应用
有限集上的双射构成置换,数量为阶乘,无固定点的特例是错排。置换的循环分解支撑群作用与 Burnside 计数,也把随机洗牌、置换检验中的固定点、循环数和逆序数变成概率变量。排序算法则可视为逐步消去输入排列的逆序;组合数也可由“先做有序选择,再忘掉所选元素的内部顺序”导出。
参考资料
- Eric Lehman, F. Thomson Leighton, and Albert R. Meyer, Mathematics for Computer Science, rev. 2018, Chapter 15.
- Kenneth H. Rosen, Discrete Mathematics and Its Applications, 8th ed., McGraw-Hill, 2019, §6.3.