Universidade Federal de Pernambuco Anjolina Grisi de Oliveira Definições • Ordem Parcial – Uma relação R em um conjunto S com as seguintes propriedades • Reflexiva • Anti-simétrica • Transitiva • Conjunto Parcialmente Ordenado (poset) - Um conjunto S juntamente com uma ordem parcial R: (S,R) Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 2 Exemplos • Mostre que (Z,) é um poset – Temos que a a para todo inteiro a: reflexiva – Se a b e b a então a = b: anti-simétrica – Se a b e b c então a c: transitiva – Logo é uma ordem parcial no conjunto dos inteiros e (Z, ) é um conjunto parcialmente ordendo. Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 3 Exemplos • Mostre que a relação de inclusão é uma ordem parcial no conjunto das partes de um conjunto S. Ou seja, (P(S), ) é um poset. • Mostre que a relação de divisibilidade no conjunto dos inteiros positivos é uma ordem parcial. Ou seja, (Z+,|) é um poset. Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 4 • Em um poset a notação a b denota que (a,b) pertence a R • A relação “menor ou igual” é um paradigma para ordens parciais • A notação a b denota que a b, mas a b. Dizemos que “a é menor que b” ou “b é maior que a”. Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 5 • Por quê o nome ordem parcial? – Em (P(Z),), {1,4} não se relaciona com {1,2} e nem vice-versa – Em (Z+,|), 2 não se relaciona com 5 e nem viceversa • Os elementos a e b em um poset (S,) são chamados de comparáveis se ou a b ou b a. Caso contrário, eles são ditos incomparáveis. Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 6 • Se (S,) é um poset e cada par de elementos de S são comparáveis, dizemos que S é um conjunto totalmente ordenado ou linearmente ordenado, e é chamada de ordem total ou linear. • Um conjunto totalmente ordenado é chamado de cadeia • O poset (Z, ) é uma cadeia • O poset (Z+,|) não é totalmente ordenado Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 7 Ordem Lexicográfica As palavras em um dicionário são listadas em ordem alfabética ou ordem lexicográfica, que é baseada na ordem das letras do alfabeto. Esse exemplo é um caso especial onde é possível ordenar cadeias a partir de uma ordem parcial sobre o alfabeto em que as cadeias são construídas. Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 8 • Como construir uma ordem parcial no produto cartesiano de dois posets (A,1) e (B, 2) • A ordem lexicográfica em A B é definida da seguinte forma: (a1,b1) (a2,b2) se ou a1 <1 a2 ou a1 = a2 e b1 <2 b2 A ordem parcial é obtida adicionando a igualdade à ordem < em A B Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 9 • Exemplo Seja o poset (ZZ, ), onde é a ordem lexicográfica construída a partir da ordem usual no conjunto dos inteiros. Determine se (3,5) < (4,8); (3,9) < (3,10); (6,8) < (6,9) Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 10 Uma ordem lexicográfica pode ser definida no produto cartesiano de n posets: (A1, 1), (A2, 2)...,(An, n). Defina a ordem parcial em A1A2...An por: (a1,a2,...,an) < (b1,b2,...,bn) Se a1<1b1ou se existe um inteiro i>0 t.q. a1=b1...ai=bi e ai+1<i+1 bi+1. Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 11 • Ordem lexicográfica de cadeias – Considere as cadeias distintas a1a2...am e b1b2...bn sobre um conjunto parcialmente ordenado S; – Seja t o menor dentre m e n – a1a2...am < b1b2...bn se e somente se – (a1,a2...,at ) < (b1,b2...,bt ) ou – (a1,a2...,at) = (b1,b2...,bt) e m<n Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 12 Diagrama de Hasse • Seja o poset ({1,2,3,4,6},|). Qual é a representação da relação | usando grafos? Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 13 Diagrama de Hasse • Seja o poset ({1,2,3,4,6},|). Qual é a representação da relação | usando grafos? 6 4 3 2 1 Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 14 Diagrama de Hasse • A relação é reflexiva: possui laços em todos os nós • Não é preciso colocar os laços • Transitiva: não precisamos colocar as arestas que ilustram a transitividade • Desenhamos o diagrama de forma que não é preciso colocar setas 4 66 3 2 1 Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 15 Diagrama de Hasse • Desenhe o diagrama de Hasse para os seguintes posets • (P({a,b,c},) • ({2,4,5,10,12,20,25},|) Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 16 Elementos Maximais e Minimais 20 12 10 4 2 25 5 • Seja um poset (S,). • O elemento a é maximal nesse poset se não existe b S de forma que a < b. • O elemento a é minimal nesse poset se não existe b S de forma que b < a. Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 17 Maior elemento/ Menor elemento • a é o maior elemento no poset (S, ) se b a para todo b S • a é o menor elemento no poset (S, ) se a b para todo b S • Quando existem, o maior e o menor elementos são únicos Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 18 Limitante superior/inferior • Seja A um subconjunto do poset (S, ). • Se u S e a u para todo a A, então u é chamado de limitante superior de A. • Se i S e i a para todo a A, então i é chamado de limitante inferior de A. Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 19 Limitante superior/inferior • Limitantes superior e inferior dos subconjuntos {a,b,c}, {j.h} e {a,c,d,f} do seguinte poset. h j g f d e b c a • De {a,b,c}: sup= {e,f,h,j}; inf={a} • De {j,h}: sup=; inf={f,d,e,b,c,a} • De {a,c,d,f}: sup={f,j,h}; inf={a} Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 20 Supremo e ínfimo • Supremo: o menor dos limitantes superiores • Ínfimo: o maior dos limitantes inferiores • Quando existem são únicos • Qual o supremo e o ínfimo de {b,d,g} do poset do exemplo anterior? Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 21 Exemplo • Seja P o conjunto das cadeias de 0´s e 1´s (incluindo a cadeia vazia). Defina a ordenação sobre P da seguinte forma: u v se e somente se v é prefixo de u. (Considere que a cadeia vazia é prefixo de qualquer cadeia). • Mostre que (P, ) é um poset • Desenhe o diagrama de Hasse para as cadeias cujo tamanho é menor ou igual a 3 • Encontre os elementos maximais e minimais • Existe o menor/maior elemento? Qual? • Encontre os limitantes superiores/inferiores de {01,10} • Encontre o supremo e ínfimo de {0} (caso existam) Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 22 Reticulados • Um poset onde cada par de elementos possui um supremo e um ínfimo é chamado de reticulado f d e c b a O segundo diagrama não é um reticulado. Os elementos b e c não têm supremo. Os elementos d,e e f são limitantes superior de b e c, no entanto não existe o menor entre eles. Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 23 Exemplo • Em muitos sistemas o fluxo de informação entre pessoas e programas é gerenciado por políticas de segurança. • O seguinte reticulado modela uma determinada política de segurança. • Cada pedaço de uma informação é associado a uma classe de segurança, representada por um par (A,C). Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 24 Exemplo • No par (A,C), A significa o nível de autoridade, que pode ser: 0 – não classificado; 1 – confidencial; 2 – secreto; e 3 – altamente secreto • C são categorias representadas por subconjuntos de todos os cargos ou compartimentos relevantes de uma determinada área. • Se o conjunto de cargos é {agentes, espiões, agentes duplos}, então temos 8 categorias. Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 25 Exemplo • As classes de segurança podem ser ordenadas especificando que (A1,C1) (A2,C2) se e somente se A1 A2 e C1 C2 • As informações podem ser passadas de uma classe de segurança (A1,C1) para (A2,C2) se e somente se (A1,C1) (A2,C2) . • Que classe de segurança seria o supremo e ínfimo de cada par de classe? • Supremo: (maior(A1, A2), C1C2) • Ínfimo: (menor(A1, A2), C1C2) Matemática Discreta – if670 Centro de Informática / UFPE 26