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柯氏复杂性

指数 柯氏复杂性

在算法信息论(计算机科学和数学的一个分支)中,一个对象比如一段文字的柯氏复杂性(亦作柯尔莫哥洛夫复杂性、描述复杂性、柯尔莫哥洛夫-复杂度、随机复杂度,或算法熵)是衡量描述这个对象所需要的信息量的一个尺度。柯氏复杂性是由安德雷·柯尔莫哥洛夫于1963年发现,所以用他的名字命名。 以下面的两个长度为64的字符串为例。 第一个字符串可以用中文简短地描述为“重复32个‘01’”。第二个字符串没有明显的简短描述。 一个字符串s的柯氏复杂性(C(s)或者K(s),区别如后)是这个字符串的最短描述的长度。换言之,一个字符串s的柯氏复杂性是能够输出且仅输出这个字符串的最短计算机/图灵机程序的长度。 这样的定义导致在使用不同的描述语言或者不同的图灵机的时候柯氏复杂性不一样。所以在讨论柯氏复杂性的时候,通常都事先固定一个通用图灵机U作为参照。可以证明在使用U做参照的时候,对任意的图灵机M,都存在一个仅决定于U和M的常数c_M使得对所有的字符串s相对于U的柯氏复杂性C_U(或者K_U)和相对于M的柯氏复杂性C_M(或者K_M)都满足 不难证明,任何字符串的柯氏复杂度都不会比字符串自身的长度超过太多。类似与上文中的0101字符串,它的柯氏复杂度和字符串的长度关系不大,因此并不复杂。 與康托尔的对角论证法、哥德尔不完备定理和图灵的停机问题類似,柯氏复杂度的概念可以用于阐述和证明不可能性。.

26 关系: ASCII停机问题可计算函数字符串互信息哥德尔不完备定理哥德尔数公理系统图灵等价图灵机等比数列算法信息论直譯器马太效应计算机科学鴿巢原理自然数自指離散型均勻分佈通用圖靈機Java字节码LISPUp to汉语数学数据结构

ASCII

ASCII( ,American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准代码)是基于拉丁字母的一套电脑编码系统。它主要用于显示现代英语,而其擴展版本EASCII則可以部分支持其他西欧语言,并等同于国际标准ISO/IEC 646。 ASCII第一次以規範標準的型態發表是在1967年,最後一次更新則是在1986年,至今為止共定義了128個字元;其中33個字元無法顯示(一些终端提供了扩展,使得这些字符可顯示为諸如笑臉、撲克牌花式等8-bit符號),且這33個字元多數都已是陳廢的控制字元。控制字元的用途主要是用來操控已經處理過的文字。在33個字元之外的是95個可顯示的字元。用鍵盤敲下空白鍵所產生的空白字元也算1個可顯示字元(顯示為空白)。.

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停机问题

停机问题()是逻辑数学中可计算性理论的一个问题。通俗地说,停机问题就是判断任意一个程序是否能在有限的时间之内结束运行的问题。该问题等价于如下的判定问题:是否存在一个程序P,对于任意输入的程序w,能够判断w会在有限时间内结束或者死循环。 艾伦·图灵在1936年用對角論證法证明了,不存在解决停机问题的通用算法。这个证明的关键在于对计算机和程序的数学定义,这被称为图灵机。停机问题在图灵机上是不可判定问题。这是最早提出的决定性问题之一。 用数学语言描述,则其本质问题为: 给定一个图灵机T,和一个任意语言集合S,是否T会最终停机于每一个 s \in S。其意义相同于可确定语言。显然任意有限 S 是可判定性的,可数的(countable)S 也是可停机的。 停机问题包含了自我指涉,本质是一阶逻辑的不自洽性和不完备性,类似的命题有理发师悖论、全能悖论等。.

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可计算函数

在可计算性理论中,可计算函数(computable function)或图灵可计算函数是研究的基本对象。它们使我们直觉上的算法概念更加精确。使用可计算函数来讨论可计算性而不提及任何具体的计算模型,如图灵机或寄存器机。但是它们的定义必须提及某种特殊的计算模型。 在可计算函数的精确定义之前,数学家经常使用非正式术语可有效计算的。这个术语因此可以被认同为可计算函数。尽管这些函数被叫做有效的,它们可能极其困难。可行可计算性和计算复杂性研究可有效计算的函数。 依据邱奇-图灵论题,可计算函数精确的是使用给出无限数量的时间和存储空间的机器计算设备来计算的函数。等价的说,这个论题声称有算法的任何函数都是可计算的。 可以使用Blum公理来在可计算函数的集合上定义抽象计算复杂性理论。在计算复杂性理论中,确定一个可计算函数的复杂性的问题叫做功能性问题。.

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字符串

字符串(String),是由零个或多个字符组成的有限序列。一般记为s.

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互信息

在概率论和信息论中,两个随机变量的互信息(Mutual Information,简称MI)或转移信息(transinformation)是变量间相互依赖性的量度。不同于相关系数,互信息并不局限于实值随机变量,它更加一般且决定着联合分布 p(X,Y) 和分解的边缘分布的乘积 p(X)p(Y) 的相似程度。互信息是(PMI)的期望值。互信息最常用的单位是bit。.

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哥德尔不完备定理

在数理逻辑中,哥德尔不完备定理是库尔特·哥德尔于1931年证明并发表的两条定理。简单地说,第一条定理指出: 这是形式逻辑中的定理,容易被错误表述。有许多命题听起来很像是哥德尔不完备定理,但事实上并不是。具体实例见对哥德尔定理的误解 把第一条定理的证明过程在体系内部形式化后,哥德尔证明了第二条定理。该定理指出: 这个结果破坏了数学中一个称为希尔伯特计划的哲学企图。大卫·希尔伯特提出,像实分析那样较为复杂的体系的相容性,可以用较为简单的体系中的手段来证明。最终,全部数学的相容性都可以归结为基本算术的相容性。但哥德尔的第二条定理证明了基本算术的相容性不能在自身内部证明,因此当然就不能用来证明比它更强的系统的相容性了。.

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哥德尔数

在形式数论中,哥德尔编号是对某些形式语言的每个符号和公式指派一个叫做哥德尔数(GN)的唯一的自然数的函数。这个概念是哥德尔为证明他的哥德尔不完备定理而引入的。 可计算函数集合的编号有时叫做哥德尔编号或有效编号。哥德尔编号可以被解释为一个编程语言,带有指派哥德尔数到每个可计算函数作为在这种编程语言中计算这个函数的值的程序。Roger 等价定理特征化了是哥德尔编号的可计算函数集合的编号。.

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公理系统

数学上,一个公理系统(或称公理化系统,公理体系,公理化体系)是一个公理的集合,从中一些或全部公理可以一併用來逻辑地导出定理。一个数学理论由一个公理系统和所有它导出的定理组成。一个完整描述出来的公理系统是形式系统的一个特例;但是通常完全形式化的努力僅带来在确定性上递减的收益,并让人更加難以阅读。所以,公理系统的讨论通常只是半形式化的。一个形式化理论通常表示一个公理系统,例如在模型论中表述的那样。一个形式化证明是一个证明在形式化系统中的表述。.

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图灵等价

#重定向 圖靈完備性.

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图灵机

图灵机(),又称确定型图灵机,是英国数学家艾倫·图灵于1936年提出的一种抽象计算模型,其更抽象的意义为一种数学逻辑机,可以看作等价于任何有限逻辑数学过程的终极强大逻辑机器。.

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等比数列

等比数列,又称几何数列。是一种特殊数列。它的特点是:从第二项起,每一项与前一项的比都是一个常数。 例如數列 2,4,8,16,32,\cdots,2^,2^,\cdots。 这就是一个等比数列,因为第二项与第一项的比和第三项与第二项的比相等,都等于2,2^与2^的比也等于2。如2这样后一项与前一项的比称公比,符号为q。.

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算法信息论

算法信息论(Algorithmic information theory)是使用理论计算机科学的工具,研究复杂性概念的学科领域。它是信息理論的一環,关注計算與信息之間的關係。按照Gregory Chaitin的说法,它是“把香农的信息论和图灵的可计算论放在调酒杯使劲摇晃的结果。” Category:信息论 Category:隨機性.

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直譯器

譯器(interpreter),是一種電腦程式,能夠把高階程式語言一行一行直接轉譯執行。直譯器像是一位「中間人」,每次執行程式時都要先轉成另一種語言再作執行,因此直譯器的程式運行速度比較緩慢。它不會一次把整個程式轉譯出來,而是每轉譯一行程式敘述就立刻執行,然後再轉譯下一行,再執行,如此不停地進行下去。 直譯器的好處是它消除了編譯整個程式的負擔,程式可以拆分成多個部分來模組化,但這會讓執行時的效率打了折扣。相對地,編譯器已一次將所有原程式碼翻譯成另一種語言,如機械碼,執行時便無需再依賴編譯器或額外的程式,故而其運行速度比較快。.

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马太效应

太效應(Matthew effect),指科学界的名聲累加的一种反饋现象,最早由美國學者罗伯特·莫顿於1968年提出,《决策科学辞典》,《现代经济词典》。其名稱来自于《新约圣经·马太福音》中的一则寓言,《马克思主义哲学大辞典》。.

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计算机科学

计算机科学用于解决信息与计算的理论基础,以及实现和应用它们的实用技术。 计算机科学(computer science,有时缩写为CS)是系统性研究信息与计算的理论基础以及它们在计算机系统中如何与应用的实用技术的学科。 它通常被形容为对那些创造、描述以及转换信息的算法处理的系统研究。计算机科学包含很多分支领域;有些强调特定结果的计算,比如计算机图形学;而有些是探討计算问题的性质,比如计算复杂性理论;还有一些领域專注于怎样实现计算,比如程式語言理論是研究描述计算的方法,而程式设计是应用特定的程式語言解决特定的计算问题,人机交互则是專注于怎样使计算机和计算变得有用、好用,以及随时随地为人所用。 有时公众会误以为计算机科学就是解决计算机问题的事业(比如信息技术),或者只是与使用计算机的经验有关,如玩游戏、上网或者文字处理。其实计算机科学所关注的,不仅仅是去理解实现类似游戏、浏览器这些软件的程序的性质,更要通过现有的知识创造新的程序或者改进已有的程序。 尽管计算机科学(computer science)的名字里包含计算机这几个字,但实际上计算机科学相当数量的领域都不涉及计算机本身的研究。因此,一些新的名字被提议出来。某些重点大学的院系倾向于术语计算科学(computing science),以精确强调两者之间的不同。丹麦科学家Peter Naur建议使用术语"datalogy",以反映这一事实,即科学学科是围绕着数据和数据处理,而不一定要涉及计算机。第一个使用这个术语的科学机构是哥本哈根大学Datalogy学院,该学院成立于1969年,Peter Naur便是第一任教授。这个术语主要被用于北欧国家。同时,在计算技术发展初期,《ACM通讯》建议了一些针对计算领域从业人员的术语:turingineer,turologist,flow-charts-man,applied meta-mathematician及applied epistemologist。 三个月后在同样的期刊上,comptologist被提出,第二年又变成了hypologist。 术语computics也曾经被提议过。在欧洲大陆,起源于信息(information)和数学或者自动(automatic)的名字比起源于计算机或者计算(computation)更常见,如informatique(法语),Informatik(德语),informatika(斯拉夫语族)。 著名计算机科学家Edsger Dijkstra曾经指出:“计算机科学并不只是关于计算机,就像天文学并不只是关于望远镜一样。”("Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes.")设计、部署计算机和计算机系统通常被认为是非计算机科学学科的领域。例如,研究计算机硬件被看作是计算机工程的一部分,而对于商业计算机系统的研究和部署被称为信息技术或者信息系统。然而,现如今也越来越多地融合了各类计算机相关学科的思想。计算机科学研究也经常与其它学科交叉,比如心理学,认知科学,语言学,数学,物理学,统计学和经济学。 计算机科学被认为比其它科学学科与数学的联系更加密切,一些观察者说计算就是一门数学科学。 早期计算机科学受数学研究成果的影响很大,如Kurt Gödel和Alan Turing,这两个领域在某些学科,例如数理逻辑、范畴论、域理论和代数,也不断有有益的思想交流。.

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鴿巢原理

鴿巢原理,又名狄利克雷抽屜原理、鴿籠原理。 其中一種簡單的表述法為:.

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自然数

数学中,自然数指用于计数(如「桌子上有三个苹果」)和定序(如「国内第三大城市」)的数字。用于计数时称之为基数,用于定序时称之为序数。 自然数的定义不一,可以指正整数 (1, 2, 3, 4, \ldots),亦可以指非负整数 (0, 1, 2, 3, 4, \ldots)。前者多在数论中使用,后者多在集合论和计算机科学中使用,也是 标准中所采用的定义。 数学家一般以\mathbb代表以自然数组成的集合。自然数集是一個可數的,無上界的無窮集合。.

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自指

在自然语言和形式语言中,如果一句句子直接或间接提及自身,就稱為自指。自指可以是直接的,比如说谎者悖论,也可以是通过另外一句句子间接提及自身,还可以是通过某种编码反应自身,自指的语句常常会造成悖论。 自指在数学、哲学、计算机科学、语言学中都有被研究。在数学中,对自指的研究最终导致了著名的哥德尔不完备定理。在哲学中,“自指”一词也指代主体谈论或提及自身的能力。在中文中,通常使用第一人称代词“我”指代自身。在计算机科学中,有著名的停机问题。计算机程序中的自指主要是为递归。 Category:逻辑 Category:计算理论 Category:语言学.

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離散型均勻分佈

在統計學及概率理論中,離散型均匀分佈是一個離散型概率分佈,其中有限個數值擁有相同的概率。 Category:离散分布 Category:概率分布.

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通用圖靈機

通用图灵机(Universal Computing Machine,又称Machine U)是一种图灵机,由艾伦·图灵在1936年发明。这种多用途單機器(計算機器)模型可以「運行」任何任意(但well-formed)指令序列(稱為 "quintuples")。這模型被一些人例如Davis (2000) 認為是「存儲程序電腦」的原點。存儲程序電腦一詞由约翰·冯·诺伊曼使用在他的《電子計算裝置》("Electronic Computing Instrument")。這種電腦現在使用冯·诺伊曼的名字稱為冯·诺伊曼结构。 這機器作為計算模型現在稱為「通用圖靈機」。.

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Java字节码

Java 字节码(Java bytecode)是Java虚拟机执行的一种指令格式。大多数操作码都是一个字节长,而有些操作需要参数,导致了有一些多字节的操作码。而且并不是所有可能的256个操作码都被使用;其中有51个操作码被保留做将来使用。除此之外,原始Java平台开发商,升阳微系统,额外保留了3个代码永久不使用。.

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LISP

LISP是具有悠久歷史的計算機編程語言家族,有獨特和完全括號的前綴符號表示法。起源於西元1958年,是現今第二悠久而仍廣泛使用的高階編程語言。只有FORTRAN編程語言比它更早一年。LISP編程語族已經演變出許多種方言。現代最著名的通用編程語種是Common Lisp和Scheme。 LISP最初創建時受到阿隆佐·邱奇的lambda演算的影響,用來作為計算機程序實用的數學表達。因為是早期的高階編程語言之一,它很快成為人工智能研究中最受歡迎的編程語言。在計算機科學領域,LISP開創了許多先驅概念,包括:.

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Up to

在数学领域,詞組“up to xxx”表示为了某种目的同一等价类中的元素视为一体。“xxxx”描述了某种性质或将中元素变为同一等价类中另一个的操作(即将元素和它变为的那个等价)。例如在群论中,我们有一个群 G 作用在集合 X 上,在此情形:如果 X 中两个元素在同一轨道中,我们可以说它们等价“up to 群作用”。 中文中没有类似对应的词组,翻譯成中文時,可以酌情譯為:在“xxx 的意义下”或“差一个 xxx”等。比如上面可以翻译为“差一个群作用的意义下等价”。但是,這個翻譯是既迂迴又笨拙,因為數學中「在xxx的意義下」通常是對有數個不等價定義的詞語指定其意義,對應英文“in the sense of”,例如「這個函數在勒貝格的意義下可積,但是在黎曼的意義下不可積」,就對「可積」一詞先後指定兩個不等價的定義;然而,數學中英文短語“up to”的重點不在確定某詞語的定義,而在省略掉一些非本質的次要差異。.

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汉语

漢語,又稱中文、華文、唐話、中國話等,是漢藏語系漢語族下之一種語文,為世界使用人数最多的语言,目前世界有六分之一人口做為母語。漢語有多種分支语言,當中現代標準漢語為現行的漢語通用語,為中华人民共和国的国家通用语言(又稱為普通話)、以及中華民國的国语。此外,漢語還是聯合國官方語言之一傳統華人社會習慣稱之為「漢語」,本文一律以漢族慣稱「漢語」來表示,國際間常稱中文。其他稱呼僅限特定人群使用,請另見相關條目。,并被上海合作组织等国际组织采用为官方语言。 汉字是汉语的文字書寫系统,又称汉文、中文、华文、唐文,在中华民国又称为国文,是一种意音文字,表意的同時也具一定的表音功能。漢語属分析语,有声调。漢語包含書面語及口語兩部分,古代書面汉语称为文言文,现代书面汉语一般指使用現代標準漢語語法、詞彙的中文通行文体(又称白话文)。 对于汉语的分支语言,学界主要有两种观点,一种观点将汉语定义为语言,并将官话、贛語、闽语、粤语、客家语、吴语、湘语七大语言定义为一级方言;另一种观点则将汉语视为语族,其下無法互相溝通的視為語言,如國際標準化組織就將漢語族分為13種語言:闽东语、晋语、官话、莆仙语、徽语、闽中语、赣语、客家语、湘语、闽北语、闽南语、吴语、粤语。.

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数学

数学是利用符号语言研究數量、结构、变化以及空间等概念的一門学科,从某种角度看屬於形式科學的一種。數學透過抽象化和邏輯推理的使用,由計數、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察而產生。數學家們拓展這些概念,為了公式化新的猜想以及從選定的公理及定義中建立起嚴謹推導出的定理。 基礎數學的知識與運用總是個人與團體生活中不可或缺的一環。對數學基本概念的完善,早在古埃及、美索不達米亞及古印度內的古代數學文本便可觀見,而在古希臘那裡有更為嚴謹的處理。從那時開始,數學的發展便持續不斷地小幅進展,至16世紀的文藝復興時期,因为新的科學發現和數學革新兩者的交互,致使數學的加速发展,直至今日。数学并成为許多國家及地區的教育範疇中的一部分。 今日,數學使用在不同的領域中,包括科學、工程、醫學和經濟學等。數學對這些領域的應用通常被稱為應用數學,有時亦會激起新的數學發現,並導致全新學科的發展,例如物理学的实质性发展中建立的某些理论激发数学家对于某些问题的不同角度的思考。數學家也研究純數學,就是數學本身的实质性內容,而不以任何實際應用為目標。雖然許多研究以純數學開始,但其过程中也發現許多應用之处。.

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数据结构

在计算机科学中,数据结构(data structure)是计算机中存储、组织数据的方式。 数据结构意味着介面或封装:一个数据结构可被视为两个函数之间的介面,或者是由数据类型联合组成的存储内容的访问方法封装。 大多数数据结构都由数列、记录、可辨识联合、引用等基本类型构成。举例而言,可為空的引用(nullable reference)是引用与可辨识联合的结合体,而最简单的链式结构链表则是由记录与可空引用构成。 数据结构可透过程式语言所提供的数据类型、引用及其他操作加以实现。一个设计良好的数据结构,应该在尽可能使用较少的时间与空间资源的前提下,支援各種程式執行。 不同种类的数据结构适合不同种类的应用,部分資料結構甚至是為了解決特定問題而設計出來的。例如B树即為加快樹狀結構存取速度而設計的資料結構,常被應用在資料庫和檔案系統上。 正確的数据结构選擇可以提高演算法的效率(請參考)。在電腦程式设计的過程裡,选择适当的数据结构是一項重要工作。许多大型系统的編寫经验顯示,程式設計的困难程度与最终成果的质量与表现,取决于是否选择了最適合的数据结构。 系統架構的关键因素是数据结构而非算法的見解,导致了多种形式化的设计方法与编程语言的出现。绝大多数的语言都带有某种程度上的模块化思想,透过将数据结构的具体实现封装隐藏于使用者介面之后的方法,来让不同的应用程序能够安全地重用这些数据结构。C++、Java、Python等面向对象的编程语言可使用类 (计算机科学)来達到這個目的。 因为数据结构概念的普及,现代编程语言及其API中都包含了多种預設的数据结构,例如 C++ 标准模板库中的容器、Java集合框架以及微软的.NET Framework。.

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