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有限模型理论/FO 局部性

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基本思想:将关系结构中的邻域与用特定语言编写的查询结合起来。就像一块土地和一座具有视觉范围的瞭望塔一样,邻域具有其覆盖的某种范围,而查询可能具有一种操作距离,在其上它们可以关联元素。

此类查询被称为具有局部性属性。现在这个概念可以扩展到整个语言。例如,对于 FO,可以证明所有 FO 查询都具有局部性属性。

具有 1 个关系的宇宙:距离-1-邻居

扩展 a:距离-2-邻居

扩展 b:2 个具有 d-1-邻居的关系

扩展 a+b:...

盖夫曼图

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Gaifman graph example
具有蓝和绿关系的结构的盖夫曼图

我们将盖夫曼图定义为结构 S 的所有关系的某种叠加,然后利用它来测量 S 的元素之间的距离,换句话说,在由 S 的关系铺设的路径上,从一个元素走到另一个元素需要多远。

盖夫曼图定义
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令 S 是一个具有宇宙 U 和关系 Ri 的关系结构。图 G (N, E) 被称为 S 的盖夫曼图,当且仅当 N = U,对于所有 e 存在一些 Ri 中的 r 或 e = (u, u)。

  1. G 是自反的
  2. Ri 中的边的方向在 G 中无关紧要
  1. 如果 S 是一个图,G 基本上是相同的,外加自反性
  2. 如果 S 是一个有向图,G 基本上是相同的,外加自反性,外加对称性(即边失去方向)
  3. 如果 S 只有关系 R1 和 R2,G 是它们的并集,外加自反性,外加对称性
  4. 在示例图像中,盖夫曼图 (a) 是通过“叠加”边,“忘记”方向并添加循环,从 2 个关系(有向图)蓝 (b) 和绿 (c) 派生出来的。
元素之间距离定义
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Graph
图中元素和集合之间的距离。

令 S 是一个具有宇宙 U 的结构,其中包含元素 u1、u2 和盖夫曼图 G。G 中 u1 和 u2 之间最短路径的长度...被称为 u1 和 u2 之间的距离(在 S 中)。

集合之间距离定义
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令 S 是一个具有宇宙 U 的结构,其中包含子集 U1、U2 和盖夫曼图 G。那么 U1 和 U2 的元素之间的最小距离被称为 U1 和 U2 之间的距离(在 S 中)。

  1. 元素示例:更短的路径,无限的,零
  2. 集合示例:路径,零?
Graph
具有 1-邻域、蓝和绿关系的图

首先,球体被定义为结构 S 的元素的子集。接下来,邻域被定义为 S 的部分结构,基于一个球体。

球体定义
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令 S 是一个具有宇宙 U 的关系结构,a 是一个序列,r 是一个自然数。U 的元素的集合被称为以 a 为中心的半径为 r 的球体,B(S, r; a),当且仅当

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

邻域定义
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令 B(S, r; a) 是一个以 a 为中心的球体。那么结构 N(Sn, r; a) 被称为 Sn 中 a 的 r-邻域,其中 Sn 具有

  1. 宇宙 B(S, r; a)
  2. S 中的每个关系,限制到 B
  3. a 的元素作为附加常量 a1, ..., a_n
  1. “局部看起来一样”的示例
  2. 同构:ai -> bi - 重叠?
  3. => 等价类随着半径增加而分解 - 没有类交换?

盖夫曼局部性

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邻域和查询

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Graph Example
图 G

1-邻域:{1, 6,7},{2, 3,5},{4},{8, 9}

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

汉夫局部性

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结构之间的双射

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特殊情况:Gaifman

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