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定义Definition

Scott 连续映射

施工中 · 内容逐步修订

Scott-continuous function · Scott continuity

保持有向上确界的单调映射,使有限信息逼近与计算相容。

形式陈述 ​

设 D,E 是DCPO。映射 f:D→E 称为 Scott 连续,若它是单调映射,并且对每个非空有向子集 A⊆D 保持上确界:

f(⨆A)=⨆a∈Af(a).

单调性保证 f[A] 仍有向,右侧上确界因而存在。单调性也可由保持所有有向上确界推出:若 x⊑y,则 {x,y} 有向且上确界为 y,保存该上确界给出 f(y)=sup{f(x),f(y)},从而 f(x)⊑f(y)。本库把两项都显式列出;只检查单元素集合则没有这项推论。

若论域只保证可数递增链的上确界,相应地只要求保持这些链,常称 ω-连续。它足以支持许多可数迭代结论,却不等于保持任意有向上确界。

直觉

Scott 连续性表达“有限可观察结果不能只在无限极限处突然出现”。输入近似不断增加时,函数输出也只能增加;把全部相容输入信息合并后再计算,与先计算每个有限阶段再合并输出,结果一致。

单调性只禁止撤回旧信息,仍允许函数在极限处凭空加入新信息。保持有向上确界排除了这种跳跃,因此是递归语义中比单调更强的条件。

例子与边界

在幂集 DCPO 上,固定关系 R⊆X×Y 的直接像映射

F(S)={y∈Y:∃x∈S, (x,y)∈R}

保持任意并,因而 Scott 连续。含有限多个前提的规则系统,一步后果算子也保存有向并:若某个结论的有限组前提已在并集中,有向性保证某一共同阶段已经同时包含它们。但它未必保存任意并;例如规则 a∧b⇒c 在 {a} 和 {b} 各自都不能推出 c,在二者的并上却能。

考虑链 N∪{∞} 及通常次序,定义 f(n)=0(有限 n)而 f(∞)=1。它单调,却不保持有向集 N 的上确界:

f(supN)=1≠0=supn<∞f(n).

因此单调不推出 Scott 连续。

Scott 连续与实分析中的 ε-δ 连续不是同一概念。给 DCPO 配备 Scott 拓扑后,以上定义可与拓扑连续性对应;若没有指定该拓扑,只因两者都叫“连续”就不能交换定理。

推论与应用

Scott 连续映射对函数复合封闭,恒等映射也 Scott 连续,因此可组合地解释程序构造。pointed DCPO 上的 Scott 连续自映射由Kleene 不动点定理得到

lfp(f)=⨆n<ωfn(⊥).

这使递归程序的整体含义由所有有限展开汇合而成。

在高阶语言中,适当函数空间按逐点次序构成域;只保留连续函数可确保应用与抽象仍兼容极限。实际语义模型还需证明函数空间确实具有所需完备性,不能仅凭“逐点定义”自动得到全部域论性质。

参考资料
  • Samson Abramsky and Achim Jung, “Domain Theory,” in Handbook of Logic in Computer Science, Vol. 3, Oxford University Press, 1994.
  • Glynn Winskel, The Formal Semantics of Programming Languages, MIT Press, 1993, Chapters 5–8.
  • G. Gierz et al., Continuous Lattices and Domains, Cambridge University Press, 2003.
关系图谱10 个相邻概念 · 3 类关系

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