偏序关系

更新时间:2022-08-25 14:02

偏序集合(英语:Partial order set,简写poset)是数学中,特别是序理论中,指配备了部分排序关系的集合。 这个理论将排序、顺序或排列这个集合的元素的直觉概念抽象化。这种排序不必然需要是全部的,就是说不必要保证此集合内的所有对象的相互可比较性。部分排序集合定义了部分排拓扑。

形式定义

设R是集合A上的一个二元关系,若R满足:

Ⅰ 自反性:对任意x∈A,有xRx;

Ⅱ 反对称性(即反对称关系):对任意x,y∈A,若xRy,且yRx,则x=y;

Ⅲ 传递性:对任意x, y,z∈A,若xRy,且yRz,则xRz。

则称R为A上的偏序关系,通常记作≼。注意这里的≼不必是指一般意义上的“小于或等于”。

若然有x≼y,我们也说x排在y前面(x precedes y)。

偏序分类

非严格偏序,自反偏序

给定集合S,“≤”是S上的二元关系,若“≤”满足:

则称“≤”是S上的非严格偏序或自反偏序。

严格偏序,反自反偏序

给定集合S,“<”是S上的二元关系,若“<”满足:

则称“<”是S上的严格偏序或反自反偏序。

严格偏序与有向无环图(dag)有直接的对应关系。一个集合上的严格偏序的关系图就是一个有向无环图。其传递闭包是它自己。

偏序相关结论

容易证明以下结论:

由上述可知,只要定义了“≤”、“<”、“≥”、“>”中的任何一个,其余三个关系的定义可以自然诱导而出,这四种关系实际上可以看成一体。故此在不严格区分的情况下,只需定义其一即可(通常是“≤”),称之为集合S上的偏序关系。(“偏序关系”通常被用来称呼非严格偏序关系。)

偏序集与序对偶关系

若集合S上定义了一个偏序,则S称为偏序集(poset);若将其上的偏序关系改为其逆关系,得到的新偏序集S'称为S的序对偶。

虽然通常术语“有序集”用来称呼全序集,但当上下文中不涉及其他序关系时,“有序集”也可用于称呼偏序集。

例子

下面是一些主要的例子:

一般的说偏序集合的两个元素x和y可以处于四个相互排斥的关联中任何一个:要么xy,要么x和y是“不可比较”的(三个都不是)。全序集合是用规则排除第四种可能的集合:所有元素对都是可比较的,并且声称三分法成立。自然数整数有理数和实数都关于它们代数(有符号)大小是全序的,而复数不是。这不是说复数不能全序排序;比如我们可以按词典次序排序它们,通过x+iy

偏序的线性扩展

全序T是偏序P的线性扩展,只要x≤y在P中成立则x≤y在T中也成立。在计算机科学中,找到偏序的线性扩展的算法叫做拓扑排序

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