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有限模型理論/FO 區域性性

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基本思想:將關係結構中的鄰域與用特定語言編寫的查詢結合起來。就像一塊土地和一座具有視覺範圍的瞭望塔一樣,鄰域具有其覆蓋的某種範圍,而查詢可能具有一種操作距離,在其上它們可以關聯元素。

此類查詢被稱為具有區域性性屬性。現在這個概念可以擴充套件到整個語言。例如,對於 FO,可以證明所有 FO 查詢都具有區域性性屬性。

具有 1 個關係的宇宙:距離-1-鄰居

擴充套件 a:距離-2-鄰居

擴充套件 b:2 個具有 d-1-鄰居的關係

擴充套件 a+b:...

蓋夫曼圖

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Gaifman graph example
具有藍和綠關係的結構的蓋夫曼圖

我們將蓋夫曼圖定義為結構 S 的所有關係的某種疊加,然後利用它來測量 S 的元素之間的距離,換句話說,在由 S 的關係鋪設的路徑上,從一個元素走到另一個元素需要多遠。

蓋夫曼圖定義
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令 S 是一個具有宇宙 U 和關係 Ri 的關係結構。圖 G (N, E) 被稱為 S 的蓋夫曼圖,當且僅當 N = U,對於所有 e 存在一些 Ri 中的 r 或 e = (u, u)。

  1. G 是自反的
  2. Ri 中的邊的方向在 G 中無關緊要
  1. 如果 S 是一個圖,G 基本上是相同的,外加自反性
  2. 如果 S 是一個有向圖,G 基本上是相同的,外加自反性,外加對稱性(即邊失去方向)
  3. 如果 S 只有關係 R1 和 R2,G 是它們的並集,外加自反性,外加對稱性
  4. 在示例影像中,蓋夫曼圖 (a) 是透過“疊加”邊,“忘記”方向並新增迴圈,從 2 個關係(有向圖)藍 (b) 和綠 (c) 派生出來的。
元素之間距離定義
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Graph
圖中元素和集合之間的距離。

令 S 是一個具有宇宙 U 的結構,其中包含元素 u1、u2 和蓋夫曼圖 G。G 中 u1 和 u2 之間最短路徑的長度...被稱為 u1 和 u2 之間的距離(在 S 中)。

集合之間距離定義
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令 S 是一個具有宇宙 U 的結構,其中包含子集 U1、U2 和蓋夫曼圖 G。那麼 U1 和 U2 的元素之間的最小距離被稱為 U1 和 U2 之間的距離(在 S 中)。

  1. 元素示例:更短的路徑,無限的,零
  2. 集合示例:路徑,零?
Graph
具有 1-鄰域、藍和綠關係的圖

首先,球體被定義為結構 S 的元素的子集。接下來,鄰域被定義為 S 的部分結構,基於一個球體。

球體定義
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令 S 是一個具有宇宙 U 的關係結構,a 是一個序列,r 是一個自然數。U 的元素的集合被稱為以 a 為中心的半徑為 r 的球體,B(S, r; a),當且僅當

B(S, r; a) = { u | d(a, u) le r }

鄰域定義
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令 B(S, r; a) 是一個以 a 為中心的球體。那麼結構 N(Sn, r; a) 被稱為 Sn 中 a 的 r-鄰域,其中 Sn 具有

  1. 宇宙 B(S, r; a)
  2. S 中的每個關係,限制到 B
  3. a 的元素作為附加常量 a1, ..., a_n
  1. “區域性看起來一樣”的示例
  2. 同構:ai -> bi - 重疊?
  3. => 等價類隨著半徑增加而分解 - 沒有類交換?

蓋夫曼區域性性

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鄰域和查詢

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Graph Example
圖 G

1-鄰域:{1, 6,7},{2, 3,5},{4},{8, 9}

2-鄰域:{1, 6},{7},{2},{3},{5},{4},{8, 9}

漢夫區域性性

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結構之間的雙射

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特殊情況:Gaifman

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華夏公益教科書