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置換

(數學術語)

鎖定
置換是一個數學術語。
中文名
置換
外文名
replacement,permutation,displacement,substitution,replace,displace
學    科
數學學科
領    域
集合論、抽象代數
表示法
2種
應    用
計算機計算

置換定義

置換的廣義概念在不同語境下有不同的形式定義:
集合論中,一個集合的置換是從該集合映至自身的雙射;在有限集的情況,便與上述定義一致。
組合數學中,置換一詞的傳統意義是一個有序序列,其中元素不重複,但可能有闕漏。例如1,2,4,3可以稱為1,2,3,4,5,6的一個置換,但是其中不含5,6。此時通常會標明為“從n個對象取r個對象的置換”。

置換抽象代數

集合論抽象代數等領域中,“置換”一詞被保留為集合(通常是有限集)到自身的雙射的一個稱呼。例如對於從一到十的數字構成的集合,其置換將是從集合到自身的雙射。一個集合上的置換在函數合成運算下構成一個,稱為對稱羣。對稱羣的一個n元子羣是n元置換羣。 [1] 

置換表示法

由於元素的有限集可以一一對應到集合,有限集的置換可以化約到形如 {1, ..., n} 的集合之置換。此時有兩種表示法。
第一,利用矩陣符號將自然排序寫在第一列,而將置換後的排序寫在第二列。
第二,藉由置換的相繼作用描述,這被稱為“輪換分解”。

置換特殊置換

長度等於二的輪換稱為換位,這種輪換是將元素交換,並保持其它元素不變。對稱羣可以由換位生成。
輪換長度為偶數的輪換稱為偶輪換,反之則為奇輪換;由此可定義任一置換的奇偶性,並可證明:一個置換是偶置換的充要條件是它可以由偶數個換位生成。偶輪換在置換羣中構成一個正規子羣,稱為交錯羣 [2] 

置換計算理論中的置換

在計算機學科中,賦值/代入的差別表明函數式編程指令式編程之差異。純粹的函數式編程並不提供賦值機制。現今數學的慣例是將置換看作函數,其間運算看作函數合成,函數式編程也類似。就賦值語言的觀點,一個代入是將給定的值“同時”重排,這是個有名的問題。

置換置換圖

(2,5,1,4,3,6)的置換圖取一個無向G,將圖Gn個頂點標記v1,...,vn,對應一個置換( s(1) s(2) ... s(n) ),當且僅當s(i) < s(j) 而i>j,則圖的vivj相連,這樣的圖稱為置換圖。 [3] 
置換圖的補圖必是置換圖。

置換使用計算機

多數計算機都有個計算置換數的nPr鍵。然而此鍵在一些最先進的桌上型機種中卻被隱藏了。例如:在 TI-83 中,按 MATH、三次右鍵、再按二。在卡西歐的圖形計算機中,按 OPTN,一次右鍵(F6)、PROB(F3)、nPr(F2)。

置換試算表語法

多數試算表軟件都有函式 PERMUT(NumberNumber chosen),用以計算置換。Number是描述物件數量的一個整數,Number chosen是描述每個置換中取物件數的整數。
參考資料
  • 1.    比格斯. 置換羣與組合結構[M]. 北京大學出版社, 1987.
  • 2.    董會英. 關於對稱羣一個性質的推廣[J]. 黃岡師範學院學報, 2002, 22(3):8-8.
  • 3.    李國竹. 置換圖P(Pn,f)與P(Cn,f)的優美性[D]. 河北師範大學, 2007.