
【計】 semicomputable set
half; in the middle; semi-
【計】 semi
【醫】 demi-; hemi-; semi-; semis; ss
【經】 quasi
approve; but; can; may; need; yet
calculate; compute; cast; count; figure up; calculation; computation
【計】 calc; calculating; computing; tallying
【經】 calculate; calculation; computation; computing element; reckon
reckoning
collect; collection; gather; volume
【電】 set
在計算理論中,"半可計算集"(semi-computable set)是遞歸可枚舉集(recursively enumerable set)的同義術語,指存在算法可逐步生成其所有元素的集合。這類集合的特征是:若一個元素屬于該集合,則存在有限步驟内可驗證的判定過程;若不屬于,則可能無法停機。
數學上,集合$A subseteq mathbb{N}$是半可計算的,當且僅當存在圖靈機$M$滿足: $$ x in A Leftrightarrow M(x) downarrow $$ 其中$downarrow$表示停機。該定義源自Sipser《計算理論導論》第三章對遞歸可枚舉集的等價描述。
典型例子是圖靈機的接受問題:給定圖靈機編碼$langle M rangle$和輸入$w$,判定$M$是否接受$w$的集合是半可計算但不可判定的。這一性質在停機問題不可判定性證明中起關鍵作用。當前研究拓展到量子計算領域,部分量子可枚舉集仍保持半可計算特性。
半可計算集是計算理論中的核心概念,其定義和性質可通過以下要點解釋:
基本定義
半可計算集指存在部分可計算函數( f ),使得該集合恰好是( f )的定義域。即集合( H )滿足:
$$
H = { (x_1, x_2, ldots, x_n) mid f(x_1, x_2, ldots, x_n)downarrow }
$$
其中(downarrow)表示函數在該輸入上有定義。
與謂詞的關系
若謂詞( P(mathbf{x}) )是半可計算的,則存在部分可計算函數( g ),使得( P(mathbf{x}) )為真當且僅當( g(mathbf{x})downarrow )。這表明半可計算集對應半可計算謂詞的真值域。
等價描述
半可計算集也被稱為遞歸可枚舉集,即能夠通過某種算法逐步枚舉其元素(盡管可能無法判定某個元素是否屬于該集合)。
封閉性
半可計算集在特定運算下具有封閉性,例如:
應用與意義
這類集合是研究不可判定問題的關鍵工具,例如停機問題的實例集合是半可計算的,但非遞歸(不可判定)。
半可計算集通過部分可計算函數的定義域刻畫,屬于遞歸可枚舉集的範疇,其核心特征是可逐步枚舉元素,但缺乏全局判定能力。
奧姆納丁巴比妥酏博焦姆礦水不得要領的豆蔻油堆囊粘細菌科多寄存器多級項目單光解固定澆桶國際侵權行為淨保險費脊髓後索硬化棘頭蟲可嫁之年扣帶回切除術領先經濟指标籠形多硝基化合物末生内表面前饋全癱入口地址食人肉的螳臂擋車特效反應特異性免疫停機開關脫砂外感受性條件反射