实数的形式化 #3 自然数 (3) 自然数与有限序列

有限序列 seq 已经在集合的形式化中初步介绍过了,现在我们引入更多的内容。

对于任意的有限序列,我们都可以用一个自然数表示它的长度(代码中的 seqlength)。

我们可以将任意两个有限序列连接起来形成一个新的有限序列。代码中将 s 和 t 连接后形成的有限序列记为 s ++ t。例如,[::1;2] ++ [::3;4;5] = [::1;2;3;4;5]。


(资料图片仅供参考)

对于 s : seq A 和 f : A -> B,我们可以将 s 中的每一项 x 都替换为 f x,得到一个新的有限序列(代码中记为 seqmap f s)。

在集合的形式化中定义的 SetL(将一个有限序列转化为一个集合) 有以下性质:

给定一个二元运算和一个有限序列,我们可以让这个有限序列中所有的元素都参与这个运算,得到一个最终的运算结果。这就是大型运算符()的基础,具体细节如下:

如果 op 用 "+" 表示,有 seqop op a [:: x1; x2; ...; xn] = x1 + (x2 + ... (xn + a) ... )。

seqop 作用在自然数的有限序列上,有以下实例:

对于 s : seq nat,Nseqmax s 为 s 中的最大值,Nseqmin s 为 s 中的最小值,Nseqsum s 为 s 中的所有项之和。若 s 为空,以上三者全部为 0。

以下代码中,Ncseq a b 表示从 a 开始递增且长度为 b 的自然数的有限序列,Ncoseq a b 表示从 a 开始递增直到达到 b(不含 b)的自然数的有限序列。

有限序列和(无限)序列(类型为 nat -> A 的对象)可以(不完全地)互相转化:

对于自然数 n 和 a,n 可以被展开为一个序列,其中的每一项都小于 a(a <> 0 时),这就是 n 的 a 进制展开(代码中的 进制digit)。将展开结果的每一位乘相应权重后加起来,就能得到原数 n。

自然数在某进制下的各位数字可以用一个有限序列表示(代码中的 进制nts),在非一进制的情况下这与 进制digit 是一致的。

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