羣、環、域

最近在學習Jerasure,對其中涉及到的一些算法中涉及到的數學概念梳理如下。



簡而言之,羣的概念可以理解爲:一個集合以及定義在這個集合上的二元運算,滿足羣的四條公理,封閉性、結合性、單位元、反元素。具體理解爲:

封閉性:在集合上作任意二元運算,不會誕生新的運算,這個集合已經經過充分的完美拓撲。

結合性:組合一個二元操作鏈,之間沒有先後運算的區別,這種操作是平坦的(區別交換律)。

單位元:具有單位的屬性,單位元和任何一個元素操作等於那個元素本身。

反元素:集合中任何一個元素,存在一個稱爲反元素的元素與那個元素進行操作後,最後的結果爲單位元。

可交換羣


簡而言之,可交換羣就是在滿足羣的”四公理“的基礎上在加上一個可交換的屬性,可把滿足可交換的操作滿足對稱性。


簡而言之,環是細化的羣,一個環中涉及兩個二元運算,分別是(R,+)與(R, ·),前者是個可交換羣,後者是一個半羣。半羣可理解爲僅僅滿足封閉性以及結合律的羣,則忽略了單位元與反元素的限制。似乎可以想象,如果一個羣爲以單元爲中點的對稱分佈,則半羣爲羣的單位元劈開的兩瓣之一,所以稱之爲半羣。


域的概念較爲複雜,環的概念僅僅定義了兩個運算,唯一的條件是,乘法關於加法滿足可分配律。而進入到域的概念,則對這兩個二元操作,強加了更多的限制。上面第一種定義很有趣,進入了除環的概念。在除環的基礎上,額外加了一個可交換的限制條件。

伽羅瓦域


從域過度到伽羅瓦域較爲簡單,僅僅額外的加了一個限制:有限個元素。


從羣到環,再到域,是一個條件逐漸收斂的過程,條件的收斂,也帶來對更小數學集合上更豐富的特性。

細化到伽羅瓦域,這些更豐富的特性,爲後來EC碼的誕生奠定了數學基礎,具有工程上的可實現性。


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