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发布于 2024-09-25 / 5 阅读
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原群(Magma)和原群(Monoid)有什么异同?

在代数结构中,原群(Magma)和原群(Monoid)是两个不同的概念,它们有一些相似之处,但也有关键的区别。以下是对它们的详细解释及其异同点:

原群(Magma)

定义

一个原群(Magma)是一个带有二元运算的集合。形式化定义如下:

  • 集合:一个包含元素的集合。

  • 二元运算:一个函数,将两个集合中的元素组合成一个新的元素。

特点

  • 没有结合律要求:原群(Magma)不要求二元运算满足结合律。

  • 没有单位元要求:原群(Magma)不要求存在单位元。

示例

在JavaScript中,任意两个数的加法可以看作是一个原群(Magma),尽管它满足结合律,但这是额外的性质,不是原群(Magma)的要求。

const add = (a, b) => a + b;

console.log(add(1, 2)); // 3

原群(Monoid)

定义

一个原群(Monoid)是一个带有二元运算和单位元的集合,这个运算满足结合律,并且单位元在运算中是中性的。形式化定义如下:

  • 集合:一个包含元素的集合。

  • 二元运算:一个函数,将两个集合中的元素组合成一个新的元素。

  • 结合律:对于集合中的任意三个元素abc,有(a * b) * c = a * (b * c)

  • 单位元:一个元素e,对于集合中的任意元素a,有e * a = a * e = a

特点

  • 结合律:原群(Monoid)要求二元运算满足结合律。

  • 单位元:原群(Monoid)要求存在一个单位元。

示例

在JavaScript中,字符串连接和数组连接都是原群(Monoid),空字符串和空数组分别是它们的单位元:

const concat = (a, b) => a + b;

const emptyString = "";

console.log(concat(emptyString, "Hello")); // "Hello"

console.log(concat("Hello", emptyString)); // "Hello"

const concatArray = (a, b) => a.concat(b);

const emptyArray = [];

console.log(concatArray(emptyArray, [1, 2, 3])); // [1, 2, 3]

console.log(concatArray([1, 2, 3], emptyArray)); // [1, 2, 3]

异同点

相同点

  • 二元运算:两者都定义了一个二元运算,将两个集合中的元素组合成一个新的元素。

不同点

  • 结合律

    • 原群(Magma):不要求二元运算满足结合律。

    • 原群(Monoid):要求二元运算满足结合律。

  • 单位元

    • 原群(Magma):不要求存在单位元。

    • 原群(Monoid):要求存在一个单位元。

应用场景

  • 原群(Magma):由于没有结合律和单位元的要求,原群(Magma)在实际编程中的应用较少,更多的是作为一种基础的代数结构,用于定义更复杂的结构。

  • 原群(Monoid):原群(Monoid)在编程中有广泛的应用,特别是在数据聚合、组合和处理方面。例如,字符串连接、数组连接、日志聚合、并行计算结果合并等。

总结

原群(Magma)和原群(Monoid)都是代数结构,但它们有不同的要求和应用场景。原群(Magma)是一个更基础的结构,只要求定义一个二元运算,而原群(Monoid)在此基础上增加了结合律和单位元的要求,使其在实际编程中更具实用性。理解这两者的区别和联系,可以帮助我们更好地应用函数式编程中的代数结构。


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