SKS 等于 SKK 吗?

Does SKS equal SKK?

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我昨晚开始自学 lambda 演算,我想确定我目前所理解的是否正确。

了解

SKK 等价于恒等组合子 I.

其中 L 代表 lambda:

S = LxLyLz((xz)(yz))

K = LxLy(x)

K 本质上接受接下来的 2 个(lambda)项并返回其中的第一个。 S 在无类型 lambda 演算中似乎有点复杂。

我的解读

SK(any-lambda-term) 也等价于 I.

即将 S to K 的应用应用于 Any-lambda-term 等价于 Identity combinator:

((S K)(任意)) = I = S K K = ((S K)(K))

我在上面的符号中使用了“左关联”的约定,如果这有帮助的话(我试图在上面的第 4 项中用括号阐明这一点。到目前为止我读过的所有内容似乎都使用这个惯例)。

推理

S K = LyLz((K z)(y z))

下一个 lambda 项将替换为 y,令该项为 Y。

S K Y = Lz((K z)(Y z))

(Y z) 是Y对z的应用,也是lambda项。 (K z)returns常数函数即returns z,给定另一项输入:(Y z).

我的解释正确吗?如果不是,你能提供一个解释吗?我将不胜感激。特别是如果可以解释某种操作顺序——我经常发现自己在考虑何时评估时感到困惑。也许这会随着实践而完善。

你的直觉是正确的,但直觉证明不了什么(唉...)

那么,我们如何证明你的说法呢?只需证明 SKK 和 SKS 具有相同的行为。 “行为”是一个非正式的概念,它被“语义”正式捕获:如果 SKK 和 SKS 相等,那么根据 SKI 演算语义,它们应该总是归结为相同的术语。

现在,有一个很深的问题,那就是:什么是SKI-calculus?实际上,没有一种方法可以回答这个问题。您在问题中隐含地做的是 根据 λ 术语 表达 SKI 并且您依赖于 λ 演算的语义。这是绝对正确的。另一种方法是直接定义 SKI 语义。例如,如果您查看 wikipedia page,您会发现语义不是用 lambda 术语定义的(事实上它对应于 lambda 术语是一个(好的和预期的)副作用)。在这个答案的其余部分,我将采用与您相同的方法,并将 SKI 项转换为 λ 项。对您来说,一个很好的练习是使用正确的 SKI 语义重做证明。

所以,让您正式提出您的问题:您的问题是,对于任何 SKI 术语 tSKKt = SKSt 是否?嗯...让我们看看。

SKKt 在 λ 演算中被编码为 (λx.λy.λz.(xz)(yz))(λx.λy.x)(λx.λy.x)t。我们现在只需要将其简化为正常形式(我详细说明了每一步,每次我都简化了最左边的 λ,即使这不是最快的策略):

(λx.λy.λz.(xz)(yz))(λx.λy.x)(λx.λy.x)t
= (λy.λz.((λx.λy.x)z)(yz))(λx.λy.x)t
= (λz.((λx.λy.x)z)((λx.λy.x)z))t
= ((λx.λy.x)t)((λx.λy.x)t)
= (λy.t)((λx.λy.x)t)
= t

所以,SKKt在λ演算中的编码简化为t(作为旁注,我们刚刚证明了SKK等价于I) .为了结束我们的证明,我们必须减少 SKSt 并查看它是否也减少到 t.

SKSt 被编码为 (λx.λy.λz.(xz)(yz))(λx.λy.x)(λx.λy.λz.(xz)(yz))t。让我们减少它。 (这次就不详细说了)

(λx.λy.λz.(xz)(yz))(λx.λy.x)(λx.λy.λz.(xz)(yz))t
= ((λx.λy.x) t)((λx.λy.λz.(xz)(yz)) t))
= (λy.t)((λx.λy.λz.(xz)(yz)) t))
= t

万岁!它也减少到 t,所以实际上,SKSSKK 是等价的。似乎第三个组合子并不重要:只要你有 SK?,它就等同于 I。作为一个练习,你可以很容易地证明它(相同的策略,如果是这样,那么对于任何术语 tsSKts = s)。如上所述,另一个很好的练习是在不使用 λ 语义的情况下重做证明,而是使用正确的 SKI 语义。

最后,我的回答应该向您提出一个新问题:我们有两种语义,一种将 SKI 项编码为 λ 项,另一种不这样做。你可能会有的问题是:这两种语义是等价的吗?两个语义等价是什么意思?如果您刚刚开始自学 λ 演算,那么现在尝试回答这些问题可能有点早,但您可以将其放在头脑的某个角落,等您对形式语言更加熟悉时再使用。