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succ和zero两个基本函数组成了我们要的one,完美。
如果栗子再复杂一点,我们想要一个加法器add,add(x,y)=x+y,怎么用那三种基本函数组合?
也很简单,从具体输入入手:
add(3,2)=succ(add(3,1))=succ(succ(add(3,0)))=succ(succ(3))
似乎只需要组合多个后继函数就可以了呢。
当然,这里面有一个毛病,在于我们在没有定义好add的前提下,先入为主地认为add(3,0)=3.
所以我们不能认为自己就这么简单地构造了add,只能退而求其次地得到以下关系:
add(x,y+1)=succ(add(x,y)),这个式子是十分严谨的。
更具体地,要想算出add(x,y+1),就要知道add(x,0)=x,我们称add(x,0)=x为基准条件;add(x,y+1)=succ(add(x,y))为递归条件。
看起来就差临门一脚了,只要我们能用三种基本函数构造出add(x,0)=x,就能得到add(x,y+1),也就能构造出我们想要的加法器。
也很显然,add(x,0)=x=proj11
于是,我们的加法器有了。
这种看起来很像左脚踩右脚登天的构造方式叫做“原始递归”,它的定义是这样的:
基准函数f:Nn—N
递归函数g:Nn+2—N
使用f和g的原始递归h=pn(f,g):Nn+1—N
对于h:
基准条件:h(x1,...xn,0)=f(x1,...,xn)
递归条件: h(x1,...,xn,y+1)=g(x1,...,xn,y,h(x1,...,xn,y))
回到我们的加法器add:
add:N2→N
add(x,y)=x+y=p1(f,g)
基准条件:add(x,0)=f(x)=proj11
递归条件:add(x,y+1)=g(x,y,add(x,y))=succ(add(x,y)),g=succ·[proj33]
add=p1(proj11,succ·[proj33])
完美无瑕。
类似地,乘法器mult=p1(zero,add·[proj13,proj33])
前继函数,减法器等等基本运算都可以据此定义,只需要proj,zero,succ三种原始函数和组合·,原始递归p这两种基本操作。所有完全函数都可以据此构造。
那么“偏函数”呢?
构造偏函数还需要额外的一个操作:最小化。
如果我们有一个函数f:N^n+1—N (这里^代表上标,虽然不好看,但实在是敲得太麻烦没有耐心了),具体的f(a1,...an,x),其中a1,...an是固定参数,x是可变参数。
那么最小化操作为:μ^nf:N^n—N它会找到给它输入的n个参数里,最小的一个,并输出
比如f(5,4,3,2,1,0)=0
如果遇到重复参数,那么就输出第一个最小的。
比如f(5,4,3,2,1,1)=1