Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  semigrp.gi   Sprache: unbekannt

 
#############################################################################
##
##  This file is part of GAP, a system for computational discrete algebra.
##  This file's authors include Thomas Breuer.
##
##  Copyright of GAP belongs to its developers, whose names are too numerous
##  to list here. Please refer to the COPYRIGHT file for details.
##
##  SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
##
##  This file contains generic methods for semigroups.
##

# Everything from here...

InstallMethod(IsGeneratorsOfSemigroup, "for a list", [IsList], ReturnFalse);

InstallMethod(IsGeneratorsOfSemigroup,
"for an FFE coll coll coll",
[IsFFECollCollColl],
function(coll)
  if ForAll(coll, x -> IsMatrix(x) and Length(x) = Length(coll[1])) then
    return true;
  fi;
  return false;
end);

# fall back methods

InstallMethod(SemigroupViewStringPrefix, "for a semigroup",
[IsSemigroup], S -> "");

InstallMethod(SemigroupViewStringSuffix, "for a semigroup",
[IsSemigroup], S -> "");

BindGlobal("_ViewStringForSemigroups",
function(S)
  local str, nrgens, suffix;

  str := "\><";

  if IsEmpty(S) then
    Append(str, "\>empty\< ");
  elif HasIsTrivial(S) and IsTrivial(S) then
    Append(str, "\>trivial\< ");
  else
    if HasIsFinite(S) and not IsFinite(S) then
      Append(str, "\>infinite\< ");
    fi;
    if HasIsCommutative(S) and IsCommutative(S) then
      Append(str, "\>commutative\< ");
    fi;
  fi;

  if not IsGroup(S) and not IsEmpty(S) then
    if HasIsTrivial(S) and IsTrivial(S) then
      # do nothing
    elif HasIsZeroSimpleSemigroup(S) and IsZeroSimpleSemigroup(S) then
      Append(str, "\>0-simple\< ");
    elif HasIsSimpleSemigroup(S) and IsSimpleSemigroup(S) then
      Append(str, "\>simple\< ");
    fi;

    if HasIsInverseSemigroup(S) and IsInverseSemigroup(S) then
      Append(str, "\>inverse\< ");
    elif HasIsRegularSemigroup(S)
        and not (HasIsSimpleSemigroup(S) and IsSimpleSemigroup(S)) then
      if IsRegularSemigroup(S) then
        Append(str, "\>regular\< ");
      else
        Append(str, "\>non-regular\< ");
      fi;
    fi;
  fi;

  Append(str, SemigroupViewStringPrefix(S));

  if IsEmpty(S) then
    Append(str, "\>semigroup\<>\<");
    return str;
  elif HasIsMonoid(S) and IsMonoid(S) then
    Append(str, "\>monoid\< ");
    if HasGeneratorsOfInverseMonoid(S) then
      nrgens := Length(GeneratorsOfInverseMonoid(S));
    else
      nrgens := Length(GeneratorsOfMonoid(S));
    fi;
  else
    Append(str, "\>semigroup\< ");
    if HasGeneratorsOfInverseSemigroup(S) then
      nrgens := Length(GeneratorsOfInverseSemigroup(S));
    else
      nrgens := Length(GeneratorsOfSemigroup(S));
    fi;
  fi;

  if HasIsTrivial(S) and not IsTrivial(S) and HasSize(S) and IsFinite(S) then
    Append(str, "\>of size\> ");
    Append(str, ViewString(Size(S)));
    Append(str, ",\<\< ");
  fi;

  suffix := SemigroupViewStringSuffix(S);

  if suffix <> ""
      and not (HasIsTrivial(S) and not IsTrivial(S) and HasSize(S)) then
    suffix := Concatenation("\>of\< ", suffix);
  fi;
  Append(str, suffix);

  Append(str, "\>with\< \>");
  Append(str, ViewString(nrgens));
  Append(str, "\< \>generator");
  if nrgens > 1 or nrgens = 0 then
    Append(str, "s");
  fi;
  Append(str, "\<>\<");

  return str;
end);

# ViewString

InstallMethod(ViewString, "for a semigroup with semigroup generators",
[IsSemigroup and HasGeneratorsOfSemigroup], _ViewStringForSemigroups);

InstallMethod(ViewString, "for a monoid with monoid generators",
[IsMonoid and HasGeneratorsOfMonoid], _ViewStringForSemigroups);

InstallMethod(ViewString, "for an inverse semigroup with semigroup generators",
[IsInverseSemigroup and HasGeneratorsOfSemigroup],
_ViewStringForSemigroups);

InstallMethod(ViewString, "for an inverse monoid with semigroup generators",
[IsInverseMonoid and HasGeneratorsOfSemigroup],
_ViewStringForSemigroups);

InstallMethod(ViewString,
"for an inverse semigroup with inverse semigroup generators",
[IsInverseSemigroup and HasGeneratorsOfInverseSemigroup],
_ViewStringForSemigroups);

InstallMethod(ViewString,
"for an inverse monoid with inverse monoid generators",
[IsInverseMonoid and HasGeneratorsOfInverseMonoid],
_ViewStringForSemigroups);

MakeReadWriteGlobal("_ViewStringForSemigroups");
Unbind(_ViewStringForSemigroups);

#

BindGlobal("_ViewStringForSemigroupsGroups",
function(S)
  local str, suffix, gens;

  str := "\><";

  if HasIsTrivial(S) and IsTrivial(S) then
    Append(str, "\>trivial\< ");
  fi;
  Append(str, SemigroupViewStringPrefix(S));
  Append(str, "\>group\< ");
  if HasIsTrivial(S) and not IsTrivial(S) and HasSize(S) then
    Append(str, "\>of size\> ");
    Append(str, ViewString(Size(S)));
    Append(str, ",\<\< ");
  fi;

  suffix := SemigroupViewStringSuffix(S);
  if suffix <> ""
      and not (HasIsTrivial(S) and not IsTrivial(S) and HasSize(S)) then
    suffix := Concatenation("of ", suffix);
  fi;
  Append(str, suffix);

  if IsGroup(S) and HasGeneratorsOfGroup(S) then
    gens := GeneratorsOfGroup(S);
  elif IsInverseMonoid(S) and HasGeneratorsOfInverseMonoid(S) then
    gens := GeneratorsOfInverseMonoid(S);
  elif IsInverseSemigroup(S) and HasGeneratorsOfInverseSemigroup(S) then
    gens := GeneratorsOfInverseSemigroup(S);
  elif IsMonoid(S) and HasGeneratorsOfMonoid(S) then
    gens := GeneratorsOfMonoid(S);
  elif HasGeneratorsOfSemigroup(S) then
    gens := GeneratorsOfSemigroup(S);
  fi;

  if IsBound(gens) then
    Append(str, "with\> ");
    Append(str, ViewString(Length(gens)));
    Append(str, "\< generator");

    if Length(gens) > 1 or Length(gens) = 0 then
      Append(str, "s");
    fi;
  else
    Remove(str, Length(str));
  fi;

  Append(str, ">\<");

  return str;
end);

InstallMethod(ViewString,
"for a group as semigroup with known generators (as a semigroup)",
[IsGroupAsSemigroup and HasGeneratorsOfSemigroup],
_ViewStringForSemigroupsGroups);

InstallMethod(ViewString,
"for a group with known generators (as a semigroup)",
[IsGroup and HasGeneratorsOfSemigroup],
_ViewStringForSemigroupsGroups);

# the next two methods required to use _ViewStringForSemigroupsGroups instead
# of the ViewString for IsGroup and HasGeneratorsOfGroup.

InstallMethod(ViewString, "for a group of transformations",
[IsGroup and HasGeneratorsOfGroup and IsTransformationSemigroup],
_ViewStringForSemigroupsGroups);

InstallMethod(ViewString, "for a group of partial perms",
[IsGroup and HasGeneratorsOfGroup and IsPartialPermSemigroup],
_ViewStringForSemigroupsGroups);

InstallMethod(ViewString, "for a group as semigroup",
[IsGroupAsSemigroup and IsSemigroupIdeal],
SUM_FLAGS, # to beat the method for semigroup ideals
_ViewStringForSemigroupsGroups);

MakeReadWriteGlobal("_ViewStringForSemigroupsGroups");
Unbind(_ViewStringForSemigroupsGroups);

InstallMethod(IsGeneratorsOfSemigroup, "for an empty list",
[IsList and IsEmpty], ReturnFalse);

#

InstallMethod(InversesOfSemigroupElement,
"for a semigroup and a multiplicative element",
[IsSemigroup, IsMultiplicativeElement],
function(S, x)
  if not x in S then
    ErrorNoReturn("usage: the 2nd argument must be an element of the 1st,");
  fi;
  return Filtered(AsSSortedList(S), y -> x * y * x = x and y * x * y = y);
end);

#

InstallMethod(\.,"for a semigroup with generators and pos int",
[IsSemigroup and HasGeneratorsOfSemigroup, IsPosInt],
function(s, n)
  s:=GeneratorsOfSemigroup(s);
  n:=NameRNam(n);
  n:=Int(n);
  if n=fail or Length(s)<n then
    ErrorNoReturn("usage: the second argument should be a pos int not greater than",
     " the number of generators of the semigroup in the first argument,");
  fi;
  return s[n];
end);

#

InstallMethod(\., "for a monoid with generators and pos int",
[IsMonoid and HasGeneratorsOfMonoid, IsPosInt],
function(s, n)
  s:=GeneratorsOfMonoid(s);
  n:=NameRNam(n);
  n:=Int(n);
  if n=fail or Length(s)<n then
    ErrorNoReturn("usage: the second argument should be a pos int not greater than",
     " the number of generators of the semigroup in the first argument,");
  fi;
  return s[n];
end);

#

InstallMethod(IsSubsemigroup,
"for semigroup and semigroup with generators",
[IsSemigroup, IsSemigroup and HasGeneratorsOfSemigroup],
function(s, t)
  return ForAll(GeneratorsOfSemigroup(t), x-> x in s);
end);

#

InstallMethod(IsSubsemigroup, "for a semigroup and semigroup",
[IsSemigroup, IsSemigroup], IsSubset);

#

InstallMethod(\=,
"for semigroup with generators and semigroup with generators",
[IsSemigroup and HasGeneratorsOfSemigroup,
 IsSemigroup and HasGeneratorsOfSemigroup],
function(s, t)
  return ForAll(GeneratorsOfSemigroup(s), x-> x in t) and
   ForAll(GeneratorsOfSemigroup(t), x-> x in s);
end);

#

InstallTrueMethod(IsRegularSemigroup, IsInverseSemigroup);

#

InstallMethod(IsInverseSemigroup, "for a semigroup",
[IsSemigroup],
function(s)
local F, e, f;

  if not IsRegularSemigroup(s) then
    return false;
  fi;

  F:=Idempotents(s);

  for e in F do
    for f in F do
      if e*f<>f*e then
        return false;
      fi;
    od;
  od;

  return true;
end);

# to here was added by JDM.

#############################################################################
##
##  Compute a data structure that can be used to compute the
##  CayleyGraph of a semigroup. This data structure is essentially
##  a list of lists of points each list recording the action of the
##  generators of the semigroup on every element in the semigroup.
##  The points represent the elements of the semigroup in sorted order.
##  This representation is so a more condensed list of elements can be
##  used rather than the elements of the semigroup.
##
##  Similarly for the dual of the semigroup.
##
##  Clearly, these graphs can be computed only for finite semigroups
##  which can be enumerated. Other methods will be needed for very large
##  semigroups or the infinite cases.
##
#A  CayleyGraphSemigroup(<semigroup>)
#A  CayleyGraphDualSemigroup(<semigroup>)
##
InstallMethod(CayleyGraphSemigroup, "for generic finite semigroups",
        [IsSemigroup and IsFinite],
    function(s)

    FroidurePinExtendedAlg(s);
    return CayleyGraphSemigroup(s);

    end);

InstallMethod(CayleyGraphDualSemigroup, "for generic finite semigroups",
        [IsSemigroup and IsFinite],
    function(s)

    FroidurePinExtendedAlg(s);
    return CayleyGraphDualSemigroup(s);

    end);

#############################################################################
##
#M  PrintObj( <S> ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . print a semigroup
##

InstallMethod( String,
    "for a semigroup",
    [ IsSemigroup ],
    function( S )
    return "Semigroup( ... )";
    end );

InstallMethod( PrintObj,
    "for a semigroup with known generators",
    [ IsSemigroup and HasGeneratorsOfMagma ],
    function( S )
    Print( "Semigroup( ", GeneratorsOfMagma( S ), " )" );
    end );


InstallMethod( String,
    "for a semigroup with known generators",
    [ IsSemigroup and HasGeneratorsOfMagma ],
    function( S )
    return STRINGIFY( "Semigroup( ", GeneratorsOfMagma( S ), " )" );
    end );

InstallMethod( PrintString,
    "for a semigroup with known generators",
    [ IsSemigroup and HasGeneratorsOfMagma ],
    function( S )
    return PRINT_STRINGIFY( "\>Semigroup(\>\n", GeneratorsOfMagma( S ), " \<)\<" );
    end );

#############################################################################
##
#M  ViewString( <S> )  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  view a semigroup
##
InstallMethod( ViewString,
    "for a semigroup",
    [ IsSemigroup ],
    function( S )
    return "<semigroup>";
    end );

#############################################################################
##
#M  DisplaySemigroup( <S> )
##
InstallMethod(DisplaySemigroup, "for finite semigroups",
    [IsTransformationSemigroup],
function(S)

    local dc, i, len, sh, D, layer, displayDClass, n;

    displayDClass:= function(D)
        local h, nrL, nrR;
        h:= GreensHClassOfElement(AssociatedSemigroup(D),Representative(D));
        if IsRegularDClass(D) then
            Print("*");
        else
            Print(" ");
        fi;
        nrL := Size(GreensRClassOfElement(AssociatedSemigroup(D),
                                          Representative(h))) / Size(h);
        nrR := Size(GreensLClassOfElement(AssociatedSemigroup(D),
                                          Representative(h))) / Size(h);
        Print("[H size = ", Size(h), ", ",
              Pluralize(nrL, "L-class"), ", ", Pluralize(nrR, "R-class"),
              "]\n");
    end;

    #########################################################################
    ##
    ##  Function Proper
    ##
    #########################################################################

    # check finiteness
    if not IsFinite(S) then
        TryNextMethod();
    fi;

    # determine D classes and sort according to rank.
    n := DegreeOfTransformationSemigroup(S);

    if n = 0 then
        # special case for the full transformation monoid on one point
        Print("Rank 0: ");
        displayDClass(GreensDClasses(S)[1]);
        return;
    fi;

    layer:= List([1 .. n], x->[]);
    for D in GreensDClasses(S) do
        Add(layer[RankOfTransformation(Representative(D), n)], D);
    od;

    # loop over the layers.
    len:= Length(layer);
    for i in [len, len-1..1] do
        if layer[i] <> [] then

            # loop over D classes.
            for D in layer[i] do
                Print("Rank ", i, ": \c");
                displayDClass(D);
            od;
        fi;
    od;

end);



#############################################################################
##
#M  SemigroupByGenerators( <gens> ) . . . . . . semigroup generated by <gens>
##
InstallMethod(SemigroupByGenerators,
"for a collection",
[IsCollection],
function(gens)
  local S, pos;

  S := Objectify(NewType(FamilyObj(gens), IsSemigroup
                                             and IsAttributeStoringRep), rec());
  gens := AsList(gens);
  SetGeneratorsOfMagma(S, gens);

  if IsMultiplicativeElementWithOneCollection(gens)
      and CanEasilyCompareElements(gens)
      and IsFinite(gens) then
    pos := Position(gens, One(gens));
    if pos <> fail then
      SetFilterObj(S, IsMonoid);
      if Length(gens) = 1 then # Length(gens) <> 0 since One(gens) in gens
        SetIsTrivial(S, true);
      elif not IsPartialPermCollection(gens) or One(gens) =
        One(gens{Concatenation([1 .. pos - 1], [pos + 1 .. Length(gens)])}) then
        # if gens = [PartialPerm([1, 2]), PartialPerm([1])], then removing the One
        # = gens[1] from this, it is not possible to recreate the semigroup using
        # Monoid(PartialPerm([1])) (since the One in this case is
        # PartialPerm([1]) not PartialPerm([1, 2]) as it should be.
        gens := ShallowCopy(gens);
        Remove(gens, pos);
      fi;
      SetGeneratorsOfMonoid(S, gens);
    fi;
  fi;

  return S;
end);

#############################################################################
##
#M  AsSemigroup( <D> ) . . . . . . . . . . .  domain <D>, viewed as semigroup
##
InstallMethod( AsSemigroup,
    "for a semigroup",
    [ IsSemigroup ], 100,
    IdFunc );

InstallMethod( AsSemigroup,
    "generic method for collections",
    [ IsCollection ],
    function ( D )
    local   S,  L;

    if not IsAssociative( D ) then
      return fail;
    fi;

    D := AsSSortedList( D );
    L := ShallowCopy( D );
    S := Submagma( SemigroupByGenerators( D ), [] );
    SubtractSet( L, AsSSortedList( S ) );
    while not IsEmpty(L)  do
        S := ClosureMagmaDefault( S, L[1] );
        SubtractSet( L, AsSSortedList( S ) );
    od;
    if Length( AsSSortedList( S ) ) <> Length( D )  then
        return fail;
    fi;
    S := SemigroupByGenerators( GeneratorsOfSemigroup( S ) );
    SetAsSSortedList( S, D );
    SetIsFinite( S, true );
    SetSize( S, Length( D ) );

    # return the semigroup
    return S;
    end );


#############################################################################
##
#F  Semigroup( <gen>, ... ) . . . . . . . . semigroup generated by collection
#F  Semigroup( <gens> ) . . . . . . . . . . semigroup generated by collection
##

InstallGlobalFunction(Semigroup,
function(arg)
  local out, i;

  if Length(arg) = 0 or (Length(arg) = 1 and HasIsEmpty(arg[1])
      and IsEmpty(arg[1])) then
    ErrorNoReturn("Usage: cannot create a semigroup with no generators,");
  fi;

  out := [];
  for i in [1 .. Length(arg)] do
    if i = Length(arg) and IsRecord(arg[i]) then
      if not IsGeneratorsOfSemigroup(out) then
        ErrorNoReturn("Usage: Semigroup(<gen>, ...), ",
                      "Semigroup(<gens>), Semigroup(<D>),");
      fi;
      return SemigroupByGenerators(out, arg[i]);
    elif IsMultiplicativeElement(arg[i]) or IsMatrix(arg[i]) then
      Add(out, arg[i]);
    elif IsListOrCollection(arg[i]) then
      if IsGeneratorsOfSemigroup(arg[i]) then
        if HasGeneratorsOfSemigroup(arg[i]) or IsMagmaIdeal(arg[i]) then
          Append(out, GeneratorsOfSemigroup(arg[i]));
        elif IsList(arg[i]) then
          Append(out, arg[i]);
        else
          Append(out, AsList(arg[i]));
        fi;
      elif not IsEmpty(arg[i]) then
          ErrorNoReturn("Usage: Semigroup(<gen>, ...), ",
                        "Semigroup(<gens>), Semigroup(<D>),");
      fi;
    else
      ErrorNoReturn("Usage: Semigroup(<gen>, ...), ",
                    "Semigroup(<gens>), Semigroup(<D>),");
    fi;
  od;
  if not IsGeneratorsOfSemigroup(out) then
    ErrorNoReturn("Usage: Semigroup(<gen>,...), Semigroup(<gens>), ",
                  "Semigroup(<D>)," );
  fi;
  return SemigroupByGenerators(out);
end);

#############################################################################
##
#M  AsSubsemigroup( <G>, <U> )
##
InstallMethod( AsSubsemigroup,
    "generic method for a domain and a collection",
    IsIdenticalObj,
    [ IsDomain, IsCollection ],
    function( G, U )
    local S;
    if not IsSubset( G, U ) then
      return fail;
    fi;
    if IsMagma( U ) then
      if not IsAssociative( U ) then
        return fail;
      fi;
      S:= SubsemigroupNC( G, GeneratorsOfMagma( U ) );
    else
      S:= SubmagmaNC( G, AsList( U ) );
      if not IsAssociative( S ) then
        return fail;
      fi;
    fi;
    UseIsomorphismRelation( U, S );
    UseSubsetRelation( U, S );
    return S;
    end );

#############################################################################
##
#M  Enumerator( <S> )
#M  Enumerator( <S> : Side:= "left" )
#M  Enumerator( <S> : Side:= "right")
##
##  Creates a naive semigroup enumerator.   By default this enumerates the
##  right semigroup ideal of the set of generators.   This is the same as
##  the third form.
##
##  In the second form it enumerates the left semigroup ideal generated by
##  the semigroup generators.
##
InstallMethod( Enumerator, "for a generic semigroup",
    [ IsSemigroup and HasGeneratorsOfSemigroup ],
    function( s )

    if ValueOption( "Side" ) = "left" then
      return EnumeratorOfSemigroupIdeal( s, s,
                 IsBound_LeftSemigroupIdealEnumerator,
                 GeneratorsOfSemigroup( s ) );
    else
      return EnumeratorOfSemigroupIdeal( s, s,
                 IsBound_RightSemigroupIdealEnumerator,
                 GeneratorsOfSemigroup( s ) );
    fi;
    end );


#############################################################################
##
#M  IsSimpleSemigroup( <S> ) . . . . . . . . . . . . . . . . . .  for a group
#M  IsSimpleSemigroup( <S> ) . . . . . . . . . . . .  for a trivial semigroup
##
##  All groups are simple semigroups.
##  A trivial semigroup is a simple semigroup.
##
InstallTrueMethod( IsSimpleSemigroup, IsGroup );
InstallTrueMethod( IsSimpleSemigroup, IsSemigroup and IsTrivial );


#############################################################################
##
#M  IsSimpleSemigroup( <S> ) . . . . . . . for semigroup which has generators
##
##  In such a case the semigroup is simple iff all generators are
##  Greens J less than or equal to any element of the semigroup.
##
##  Proof:
##  (->) Suppose <S> is simple; equivalently this means than
##  for all element <t> of <S>, <StS=S>. So let <t> be an
##  arbitrary element of <S> and let <x> be any generator of <S>.
##  Then $S^1xS^1 \subseteq S = StS \subseteq S^1tS^1$ and this
##  means that <x> is J less than or equal to t.
##
##  (<-) Conversely.
##  Recall that <S> simple is equivalent to J being
##  the universal relation in <S>. So that is what we have to proof.
##  All elements of the semigroup are J less than or equal to the generators
##  since they are products of generators. But since by the condition
##  given all generators are less than or equal to all other elements
##  it follows that all elements of the semigroup are J related, and
##  hence J is universal.
##  QED
##
##  In order to apply the above result we are going to check that
##  one of the generators is J-minimal and that all other generators are
##  J-less than or equal to  that first generator.
##
##  It returns true if the semigroup is finite and is simple.
##  It returns false if the semigroup is not simple and is finite.
##  It might return false if the semigroup is not simple and infinite.
##  It does not terminate if the semigroup although simple, is infinite
##
InstallMethod(IsSimpleSemigroup,
        "for semigroup with generators",
        [ IsSemigroup and HasGeneratorsOfSemigroup],
    function(s)
         local it,          # the iterator of the semigroup s
               t,           # an element of the semigroup
               J,           # Greens J relation of the semigroup
               gens,        # a set of generators of the semigroup
               a,           # a generator
               i,           # loop variable
               jt,ja,jx;    # J classes

         # the iterator, the J-relation and a generating set for the semigroup
         it:=Iterator(s);
         J:=GreensJRelation(s);
         gens:=GeneratorsOfSemigroup(s);

         # pick a generator, gens[1], and build its J class
         jx:=EquivalenceClassOfElementNC(J,gens[1]);

         # check whether gens[1] is J less than or equal to all other els of the smg
         while not(IsDoneIterator(it)) do
             # pick the next element of the semigroup
             t:=NextIterator(it);
             # if gens[1] is not J-less than or equal to t then S is not simple
             jt:=EquivalenceClassOfElementNC(J,t);
             if not(IsGreensLessThanOrEqual(jx,jt)) then
                 return false;
             fi;
         od;

         # notice that the above cycle only terminates without returning false
         # when the semigroup is finite

         # now check whether all other generators are J less than or equal
         # the first one. No need to compare with first one (itself), so start in the
         # second one. Also, no need to compare with any other generator equal
         # to first one
         i:=2;
         while i in [1..Length(gens)] do
             a:=gens[i];
             ja:=EquivalenceClassOfElementNC(J,a);
             if not(IsGreensLessThanOrEqual(ja,jx)) then
                 return false;
             fi;
             i:=i+1;
         od;

         # hence the semigroup is simple
         return true;

    end);

#############################################################################
##
#M  IsSimpleSemigroup( <S> )
##
##  for a semigroup which has a MultiplicativeNeutralElement.
##
##  In this case is enough to show that the MultiplicativeNeutralElement
##  is J-less than or equal to all other elements.
##  This is because a MultiplicativeNeutralElement is J greater than or
##  equal to any other element and hence by showing that is less than
##  or equal any other element it follows that J is universal, and
##  therefore the semigroup <S> is simple.
##
##  If the semigroup is finite it returns true if the semigroup is
##  simple and false otherwise.
##  If the semigroup is infinite and simple it does not terminate. It
##  might terminate and return false if the semigroup is not simple.
##
InstallMethod( IsSimpleSemigroup,
  "for a semigroup with a MultiplicativeNeutralElement",
  [ IsSemigroup and HasMultiplicativeNeutralElement ],
function(s)
    local it,# the iterator of the semigroup S
          J,# Green's J relation on the semigroup
          jn,jt,# J-classes
          t,# an element of the semigroup
          neutral;# the MultiplicativeNeutralElement of s

    # the iterator and the J-relation on S
    it:=Iterator(s);
    J:=GreensJRelation(s);

    # the multiplicative neutral element and its J class
    neutral:=MultiplicativeNeutralElement(s);
  jn:=EquivalenceClassOfElementNC(J,neutral);

    while not(IsDoneIterator(it)) do
      t:=NextIterator(it);
    jt:=EquivalenceClassOfElementNC(J,t);
      # if neutral is not J less than or equal to t then S is not simple
    if not(IsGreensLessThanOrEqual(jn,jt)) then
      return false;
    fi;
  od;

    # notice that the above cycle only terminates without returning
    # false if the semigroup is finite

    # hence s is simple
    return true;

end);

#############################################################################
##
#M  IsSimpleSemigroup( <S> ) . . . . . . . . . . . . . . . .  for a semigroup
##
##  This is the general case for a semigroup.
##
##  A semigroup is simple iff J is the universal relation in S.
##  So we are going to fix a J class and look through the semigroup
##  to check whether there are other J-classes.
##
##  It returns false if it finds a new J-class.
##  It returns true if is finite and only finds one J-class.
##  It does not terminate if simple but infinite.
##
InstallMethod(IsSimpleSemigroup,
  "for a semigroup",
  [ IsSemigroup ],
function(s)
    local it,# the iterator of the semigroup s
          J,# J relation on s
          a,b,# elements of the semigroup
          ja,jb;# J-classes

    # the J-relation on s and the iterator of s
    J:=GreensJRelation(s);
    it:=Iterator(s);

    # pick an element of the semigroup
    a:=NextIterator(it);
    # and build its J class
    ja:=EquivalenceClassOfElementNC(J,a);

    # if IsDoneIterator(it) it means that the semigroup is trivial, and hence simple
    if IsDoneIterator(it) then
      return true;
    fi;

    # look through all elements of s
    # to find out if there are more J classes
    while not(IsDoneIterator(it)) do
      b:=NextIterator(it);
      jb:=EquivalenceClassOfElementNC(J,b);
      # if a and b are not in the same J class then the smg is not simple
      if not(IsGreensLessThanOrEqual(ja,jb)) then
        return false;
      elif not (IsGreensLessThanOrEqual(jb,ja)) then
        return false;
      fi;
    od;

    # notice that the above cycle only terminates without returning
    # false if the semigroup is finite

    # hence the semigroup is simple
    return true;

end);

#############################################################################
##
#M  IsZeroSimpleSemigroup( <S> ) . . . . . . . . . . . . . . for a zero group
##
##  All groups are simple semigroups. Hence all zero groups are 0-simple.
##
InstallTrueMethod( IsZeroSimpleSemigroup, IsZeroGroup );


#############################################################################
##
#M  IsZeroSimpleSemigroup( <S> ) . . . . . . . . . . . . . . . .  for a group
##
##  A group is not a zero simple semigroup because does not have a zero.
##
InstallMethod( IsZeroSimpleSemigroup,
    "for a ZeroGroup",
    [ IsGroup],
    ReturnFalse );

#############################################################################
##
#M  IsZeroSimpleSemigroup( <S> ) . . . . . . . . . .  for a trivial semigroup
##
##  a trivial semigroup is not 0 simple, since S^2=0
##  Moreover is not representable by a Rees Matrix semigroup
##  over a zero group (which has at least two elements)
##
InstallMethod(IsZeroSimpleSemigroup, "for a trivial semigroup",
    [ IsSemigroup and IsTrivial], ReturnFalse );

#############################################################################
##
#M  IsZeroSimpleSemigroup( <S> ) . . . . for a semigroup which has generators
##

## A semigroup <S> is 0-simple if and only if it is non-trivial, contains a
## multiplicative zero, and has exactly two J-classes, and S^2<>{0}.

InstallMethod(IsZeroSimpleSemigroup, "for a semigroup with generators",
[IsSemigroup and HasGeneratorsOfSemigroup],
function(s)

  if IsTrivial(s) or MultiplicativeZero(s)=fail then
    return false;
  fi;

  return Length(GreensJClasses(s))=2 and IsRegularSemigroup(s);
end);

#############################################################################
##
#M  IsZeroSimpleSemigroup( <S> )
##
##  for a semigroup with zero which has a MultiplicativeNeutralElement.
##
##  In this case is enough to show that the MultiplicativeNeutralElement
##  is J-less than or equal to all other non-zero elements of S and
##  that if S has only two elements, s^2 is non zero.
##  This is because a MultiplicativeNeutralElement is J greater than or
##  equal to any other element and hence by showing that is less than
##  or equal any other element it follows that J is universal, and
##  therefore the semigroup <S> is simple.
##
##  This time if the semigroup only has two elements than it
##  is simple since for sure the square of the Neutral Element
##  is itself, and hence is non-zero
##
InstallMethod( IsZeroSimpleSemigroup,
  "for a semigroup with a MultiplicativeNeutralElement",
  [ IsSemigroup and HasMultiplicativeNeutralElement ],
function(s)

  local e,        # the enumerator of the semigroup s
        J,          # Green's J relation on the semigroup
        jn,ji,      # J-classes
        zero,# the zero element of s
        i,# loop variable
        neutral;    # the MultiplicativeNeutralElement of s

  e:=Enumerator(s);

   # the trivial semigroup is not 0-simple
  if not(IsBound(e[2])) then
    return false;
  fi;

    # as remarked above, if the semigroup has a neutral element then
    # if it has two elements it is simple
    if not(IsBound(e[3])) then
      return true;
    fi;

  neutral:=MultiplicativeNeutralElement(s);
    zero:=MultiplicativeZero(s);
  J:=GreensJRelation(s);
  jn:=EquivalenceClassOfElementNC(J,neutral);
    i:=1;
    while IsBound(e[i]) do
      if e[i]<>zero then
        ji:=EquivalenceClassOfElementNC(J,e[i]);
        if not(IsGreensLessThanOrEqual(jn,ji)) then
          return false;
        fi;
      fi;
      i:=i+1;
  od;

  return true;
end);

#############################################################################
##
#M  IsZeroSimpleSemigroup( <S> ) . . . . . . . .  for a semigroup with a zero
##
##  This is the general case for a semigroup with a zero.
##
##  A semigroup is 0-simple iff
##  (i) S has two elements and S^2<>0
##  (ii) S has more than two elements and its only J classes are
##       S-0 and 0
##
##  So, in the case when we have at least three elements we are going
##  to fix a non-zero J class and look through the semigroup
##  to check whether there are other non-zero J-classes.
##
##  It returns false if it finds a new non-zero J-class, ie, smg is
##  not 0-simple.
##  It returns true if is finite and only finds one nonzero J-class,
##  that is, the semigroup is 0-simple.
##  It does not terminate if 0-simple but infinite.
##
InstallMethod( IsZeroSimpleSemigroup,
  "for a semigroup",
  [ IsSemigroup ],
    function(s)
    local e,       # the enumerator of the semigroup s
          zero,# the multiplicative zero of the semigroup
          nonzero,# the nonzero el of a semigroup with two elements
          J,        # J relation on s
          b,      # elements of the semigroup
          i,# loop variable
          ja,jb;    # J-classes

  # the enumerator and the multiplicative zero of s
  e:=Enumerator(s);
    zero:=MultiplicativeZero(s);

  # the trivial semigroup is not 0-simple
  if not(IsBound(e[2])) then
    return false;
  fi;

  # next check that if S has two elements, whether the square of the
  # nonzero one is nonzero
  if not(IsBound(e[3])) then
    if e[1]<>zero then
      nonzero:=e[1];
    else
      nonzero:=e[2];
    fi;
    if nonzero^2=zero then
      # then this means that S^2 is the zero set, and hence
      # S is not 0-simple
      return false;
    else
      # S is 0-simple
      return true;
    fi;
  fi;

    # so by now we know that s has at least three elements

    # the J relation on s
  J:=GreensJRelation(s);

    # look for the first non zero element and build its J class
    if e[1]<>zero then
      ja:=EquivalenceClassOfElementNC(J,e[1]);
    else
      ja:=EquivalenceClassOfElementNC(J,e[2]);
    fi;

  # look through all nonzero elements of s
  # to find out if there are more nonzero J classes
    # We do not have to start looking from the first one, since the first
    # one is either zero or else is the element we started with.
    # In the case the first one is zero we can start looking by the 3rd one.
    if e[1]=zero then
      i:=3;
    else
      i:=2;
    fi;

  while IsBound(e[i]) do
    b:=e[i];
      if b<>zero then
        jb:=EquivalenceClassOfElementNC(J,b);
        # if ja and jb are not the same J class then the smg is not simple
        if not(IsGreensLessThanOrEqual(ja,jb)) then
          return false;
        elif not (IsGreensLessThanOrEqual(jb,ja)) then
          return false;
        fi;
      fi;
      i:=i+1;
  od;

  # notice that the above cycle only terminates without returning
  # false if the semigroup is finite

  # hence the semigroup is 0-simple
  return true;

end);


############################################################################
##
#A  ANonReesCongruenceOfSemigroup( <S> ) . . . .  for a finite semigroup <S>
##
##  In this case the following holds:
##  Proposition (A.Solomon): S is Rees Congruence <->
##                           Every congruence generated by a pair is Rees.
##  Proof: -> is immediate.
##        <- Let \rho be some non-Rees congruence in S.
##  Let [a] and [b] be distinct nontrivial congruence classes of \rho.
##  Let a, a' \in [a]. By assumption, the congruence generated
##  by the pair (a, a') is a Rees congruence.
##  Thus, since the kernel K is contained
##  in the nontrivial congruence class of <(a,a')>, and similarly K is contained
##  in the nontrivial congruence class of <(b,b')> for any b, b' \in [b]. Thus
##  we must have that (a,b) \in \rho, contradicting the assumption. \QED
##
##  So, to find a non rees congruence we only have to look within the
##  congruences generated by a pair of elements of <S>. If all
##  of these are Rees it means that there are no Non-rees congruences.
##
##  This method returns a non rees congruence if it exists and
##  fail otherwise
##
##  So we look through all possible pairs of elements of s.
##  We do this by using an iterator for N times N.
##  Notice that for this iterator IsDoneIterator is always false,
##  since there are always a next element in N times N.
##
InstallMethod( ANonReesCongruenceOfSemigroup,
    "for a semigroup",
    [IsSemigroup and IsFinite],
function( s )
    local e,x,y,i,j;

  e := EnumeratorSorted(s);
  for i in [1 .. Length(e)] do
    for j in [i+1 .. Length(e)] do
      x := e[i];
      y := e[j];
      if not IsReesCongruence( SemigroupCongruenceByGeneratingPairs(s, [[x,y]])) then
        return SemigroupCongruenceByGeneratingPairs(s, [[x,y]]);
      fi;
    od;
  od;
  return fail;
end);

RedispatchOnCondition( ANonReesCongruenceOfSemigroup,
    true, [IsSemigroup], [IsFinite], 0);

############################################################################
##
#P  IsReesCongruenceSemigroup( <S> )
##
InstallMethod( IsReesCongruenceSemigroup,
    "for a (possibly infinite) semigroup",
    [ IsSemigroup],
    s -> ANonReesCongruenceOfSemigroup(s) = fail );


#############################################################################
##
#O  HomomorphismFactorSemigroup( <S>, <C> )
#O  HomomorphismFactorSemigroupByClosure( <S>, <L> )
#O  FactorSemigroup( <S>, <C> )
#O  FactorSemigroupByClosure( <S>, <L> )
##
##  In the first form <C> is a congruence and HomomorphismFactorSemigroup,
##  returns a homomorphism $<S> \rightarrow <S>/<C>
##
##  This is the only one which should do any work and is installed
##  in all the appropriate places.
##
##  All implementations of \/ should be done in terms of the above
##  four operations.
##
InstallMethod( HomomorphismFactorSemigroupByClosure,
    "for a semigroup and generating pairs of a congruence",
    IsElmsColls,
  [ IsSemigroup, IsList ],
function(s, l)
    return HomomorphismFactorSemigroup(s,
               SemigroupCongruenceByGeneratingPairs(s,l) );
end);

InstallMethod( HomomorphismFactorSemigroupByClosure,
    "for a semigroup and empty list",
  [ IsSemigroup, IsList and IsEmpty ],
function(s, l)
    return HomomorphismFactorSemigroup(s,
               SemigroupCongruenceByGeneratingPairs(s,l) );
end);

InstallMethod( FactorSemigroup,
    "for a semigroup and a congruence",
  [ IsSemigroup, IsSemigroupCongruence ],
function(s, c)
    if not s = Source(c) then
    TryNextMethod();
  fi;

  return Range(HomomorphismFactorSemigroup(s, c));
end);

InstallMethod( FactorSemigroupByClosure,
  "for a semigroup and generating pairs of a congruence",
  IsElmsColls,
  [ IsSemigroup, IsList ],
function(s, l)
  return Range(HomomorphismFactorSemigroup(s,
    SemigroupCongruenceByGeneratingPairs(s,l) ));
end);


InstallMethod( FactorSemigroupByClosure,
  "for a semigroup and empty list",
  [ IsSemigroup, IsEmpty  and IsList],
function(s, l)
  return Range(HomomorphismFactorSemigroup(s,
    SemigroupCongruenceByGeneratingPairs(s,l) ));
end);

#############################################################################
##
#M  \/( <s>, <rels> ) . . . .  for semigroup and empty list
##
InstallOtherMethod( \/,
    "for a semigroup and an empty list",
    [ IsSemigroup, IsEmpty ],
    FactorSemigroupByClosure );

#############################################################################
##
#M  \/( <s>, <rels> ) . . . .  for semigroup and list of pairs of elements
##
InstallOtherMethod( \/,
    "for semigroup and list of pairs",
    IsElmsColls,
    [ IsSemigroup, IsList ],
    FactorSemigroupByClosure );

#############################################################################
##
#M  \/( <s>, <cong> ) . . . .  for semigroup and congruence
##
InstallOtherMethod( \/,
    "for a semigroup and a congruence",
    [ IsSemigroup, IsSemigroupCongruence ],
    FactorSemigroup );

#############################################################################
##
#M  IsRegularSemigroupElement( <S>, <x> )
##
##  A semigroup element is regular if and only if its DClass is regular,
##  which in turn is regular if and only if every R and L class contains
##  an idempotent.   In the generic case, therefore, we iterate over an
##  elements R class, and look for idempotents.
##
InstallMethod(IsRegularSemigroupElement, "for generic semigroup",
    IsCollsElms, [IsSemigroup, IsAssociativeElement],
function(S, x)
    local r, i;

    if not x in S then
        return false;
    fi;

    r:= EquivalenceClassOfElementNC(GreensRRelation(S), x);
    for i in Iterator(r) do
        if i*i=i then
            # we have found an idempotent.
            return true;
        fi;
    od;

    # no idempotents in R class implies not regular.
    return false;
end);

#############################################################################
##
#M  IsRegularSemigroup( <S> )
##
InstallMethod(IsRegularSemigroup, "for generic semigroup",
    [ IsSemigroup ],
    S -> ForAll( GreensDClasses(S), IsRegularDClass ) );

[ Dauer der Verarbeitung: 0.38 Sekunden  (vorverarbeitet)  ]

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge