Desafio

Dado um conjunto Tde subconjuntos de um conjunto finito S={1,2,3,...,n}, determine se Té uma topologia ou não.

Explicação

O conjunto P(S) de poderes de um conjunto Sé o conjunto de todos os subconjuntos de S. Alguns exemplos:

S = {}, P(S) = {{}}
S = {1}, P(S) = {{}, {1}}
S = {1,2}, P(S) = {{}, {1}, {2}, {1,2}}
S = {1,2,3}, P(S) = {{}, {1}, {2}, {3}, {1,2}, {1,3}, {2,3}, {1,2,3}}

Uma topologia T no conjunto Sé um subconjunto P(S)com as seguintes propriedades:

• {}está dentro Te Sestá dentroT
• Se Ae Bestão, Tentão é a sua interseçãoA ∩ B
• Se Ae Bestão, Tentão é a união deles A ∪ B*

_{^{* Essa definição não é muito correta, mas é verdadeira para conjuntos finitos, o que é suficiente para os propósitos deste desafio. O axioma real também permitiria uniões infinitas, mas isso é irrelevante no caso finito.}}

Detalhes

• Você pode assumir que S = {1,2,...,n}(ou alternativamente S = {0,1,...,n}) onde nestá o maior número inteiro que aparece nos conjuntos de T.
• O formato de entrada é flexível: você pode usar uma string, uma lista de listas ou um conjunto de listas ou qualquer formato semelhante que o seu idioma possa manipular. Você também pode usar conjuntos como S = {0,1,...,n}se for mais conveniente.
• A saída deve ser verdade ou falsey.
• Você tem permissão para tomar n(ou alternativamente n+1ou n-1) como uma entrada adicional.
• Se você trabalha com listas ordenadas, pode assumir que os números em um conjunto são classificados. Você também pode assumir que a lista tem uma determinada ordem (por exemplo, lexicográfica.
• Como representamos conjuntos, você pode assumir que não há duas entradas de sua representação de lista iguais.

Exemplos

Topologias

{{}}  over {}
{{},{1}} over {1}
P(S) over S (see in the explanation)
{{},{1},{1,2}} over {1,2}
{{},{1},{2,3},{1,2,3}} over {1,2,3}
{{1}, {1,2,3}, {1,4,5,6}, {1,2,3,4,5,6}, {}, {2,3}, {4,5,6}, {2,3,4,5,6}}
{{}, {1}, {2,3}, {2}, {4,5,6}, {5,6}, {5}, {2,5,6}, {2,5}, {1,5}, {1,2,3,4,5,6}, {1,2,3}, {1,2}, {1,4,5,6}, {1,5,6}, {1,2,5,6}, {2,3,4,5,6}, {2,3,5,6}, {2,3,5}, {1,2,3,5}, {2,4,5,6}, {1,2,5}, {1,2,3,5,6}, {1,2,4,5,6}}
{{}, {1}, {1,2}, {1,2,3}, {1,2,3,4}, {1,2,3,4,5}, {1,2,3,4,5,6}, {1,2,3,4,5,6,7}, {1,2,3,4,5,6,7,8}, {1,2,3,4,5,6,7,8,9}}
{{}, {1}, {1,2,3}, {1,2,3,4,5}, {1,2,3,4,5,6,7}, {1,2,3,4,5,6,7,8,9}}

não-topologias

{{1}} because {} is not contained
{{},{2}} because {1,2} is not contained
{{},{1,2},{2,3}} because the union {1,2,3} is not contained
{{},{1},{1,2},{2,3},{1,2,3}} because the intersection of {1,2} and {2,3} is not contained
{{},{1},{2},{3},{1,2},{2,3},{1,2,3}} because the union of {1} and {3} is not contained
{{}, {1}, {2,3}, {2}, {4,5,6}, {5,6}, {5}, {2,5,6}, {2,5}, {1,5}, {1,2,3,4,5,6}, {1,2,3}, {1,2}, {1,4,5,6}, {1,5,6}, {1,2,5,6}, {2,3,4,5,6}, {2,3,5,6}, {2,3,5}, {2,4,5,6}, {1,2,5}, {1,2,3,5,6}, {1,2,4,5,6}} because {1,2,3,5} is missing
{{}, {1}, {2}, {1,2,3}, {1,2,3,4,5}, {1,2,3,4,5,6,7}, {1,2,3,4,5,6,7,8,9}} because {1,2} is missing 

Python 2 , 117 99 97 91 bytes

n,x=input();sum(set.union(*x))!=n*-~n/2>q
[map(x.index,(i-i,i|j,i&j))for i in x for j in x]

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A saída é via código de saída

Haskell , 95 89 74 78 bytes

import Data.List
t#n=all(`elem`t)$sort<$>[1..n]:[]:([union,intersect]<*>t<*>t)

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Explicação:

                              ([union,intersect]<*>t<*>t) -- create all unions & intersections 
                    [1..n]:[]:                            -- add the empty list and the full list
             sort<$>                                --sort them all
                                -- (as 'union' does not necessarily produce sorted outputs)
all(`elem`t)$                   -- check whether they are all already contained

Mathematica, 87 73 66 63 bytes

Outer[{#⋂#2,#⋃#2}&,#,#,1]~Flatten~2⋃{{},Range@#2}==#⋃#&

Toma [T, n]como entrada.

Explicação

{#⋂#2,#⋃#2}&

Função que retorna a interseção e a união das entradas

Outer[ ... ,#,#,1]

Mapeie essa função para a lista de entrada no nível 1.

... ~Flatten~2

Achate o resultado (a Outerpeça retorna um monte de Lists aninhados ).

... ⋃{{},Range@#2}

Tome a união entre a lista achatada e {{}, S}. Isso remove duplicatas e adiciona {}e Sà lista resultante.

... ==#⋃#

Verifique se a lista acima é igual à versão classificada da entrada.

MATL , 38 bytes

!t~hXAs1>GXBXH2Z^!"@Z}Z|1MZ&hHm]vAGn~+

Entrada é uma matriz binária em que cada linha é um conjunto, cada coluna é um elemento e cada entrada indica associação. Por exemplo, {{},{1},{1,2}}é expresso como [0 0;1 0;1 1]. Use o programa Octave vinculado para converter para esse formato.

Experimente online! Ou verifique todos os casos de teste .

Explicação

!        % Implicit input. Transpose
t~       % Push a negated copy
h        % Horizontally concatenate both matrices
XA       % All: true for columns containing only 1
s        % Sum
1>       % Does it exceed 1? If so, both the empty set and the total
         % set are in the input
G        % Push input again
XB       % Convert each row from binary to decimal. This gives a column
         % vector of numbers that encode each set's contents. Union and
         % intersection will be done as bitwise XOR and AND
XH       % Copy to clipboard H
2Z^!     % Cartesian square transposed: gives all pairs of numbers as
         % columns of a matrix
"        % For each column
  @      %   Push current column
  Z}     %   Split into the two numbers
  Z|     %   Bitwise XOR
  1M     %   Push the two numbers again
  Z&     %   Bitwise AND
  h      %   Concatenate the two results horizontally
  Hm     %   Are they members of the vector of encoded sets? This gives
         %   a row vector with the two results
]        % End
v        % Concatenate all stack contents into a vertical vector
A        % Does it only contain ones? This is the main result: true iff
         % input is a non-empty topology. The empty input gives false,
         % and so it needs to be special cased
G        % Push input again
n~       % Is it empty?
+        % Add thw two results. Implicit display

Python 2 , 92 71 122 bytes

• Muito obrigado ao @ovs por uma pesada redução de 19 bytes: &e |atalhos para operações definidas.
• Obrigado @notjagan por 5 bytes
• Obrigado a @ovs por 2 bytes: set()asi-i

Lambda que recebe uma lista de conjuntos como entrada e retorna True / false. Simplesmente verifica se existe um conjunto vazio e a união e interseção de cada conjunto (dois conjuntos iterados como ie j) existem na lista de conjuntos fornecida.

lambda x:x.sort()or all(k in x[-1]for k in range(1,max(x[-1])))and all(a in x for i in x for j in x for a in[i-j,i|j,i&j])

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CJam (23 bytes)

{[,M2$2m*{_~&\~|$}/]^!}

Conjunto de testes online . Este é um bloco anônimo (função). Eu presumo S = {0,1,...,n}; o bloco pega uma matriz de matrizes ordenadas e n+1como parâmetros e folhas 0ou 1na pilha. No caso, {{}}o código e a estrutura de teste assumem isso n+1 = 0.

Pitão, 24 23 bytes

q@aasm,@Fd{Ssd*QQYJUEyJ

Suíte de teste

Este programa recebe a entrada como uma lista ordenada de listas ordenadas. As listas internas devem estar em ordem crescente e a lista de ordens deve ser classificada por comprimento e, em seguida, lexicograficamente. Confirmei que este é um formato de entrada permitido. Os números começam em 0 e N + 1 também é usado como entrada.

Quanto à forma como funciona, filtramos qualquer coisa que não esteja em P (S), em seguida adicionamos S, []a interseção de cada par e a união de cada par, deduplicada e verificamos que o resultado é igual à entrada.

Axioma, 358 bytes

t(a,s)==(aa:=sort(removeDuplicates(a));ss:=sort(removeDuplicates(s));a:=sort(a);s:=sort(s);a~=aa or s~=ss=>false;a:=map(sort, a);~member?([],a) or ~member?(s,a)=>false;for x in a repeat(for j in x repeat if ~member?(j,s) then return false;for y in a repeat if ~member?(sort(setIntersection(x,y)),a) or ~member?(sort(setUnion(x,y)),a) then return false);true)

ungolfed e resultados:

-- all the List have to be sorted because in list [1,2]~=[2,1]
-- So here "set" means: "List without duplicate, sorted with sort() function"
-- Return true if 
-- 1) a,s are set for above definition
-- 2) a is in P(s) 
-- 3) s,[] are in a
-- 4) for all x and y in a => xUy is in a and x intersect y is in a
t1(a:List List INT, s:List INT):Boolean==
    aa:=sort(removeDuplicates(a));ss:=sort(removeDuplicates(s))
    a :=sort(a);                  s :=sort(s)
    a~=aa          or s~=ss        =>false   -- they are not sets but list with element duplicate
    a:=map(sort, a)                          -- subset of a has to be sorted too
    ~member?([],a) or ~member?(s,a)=>false
    for x in a repeat
       for j in x repeat if ~member?(j,s) then return false 
       for y in a repeat if ~member?(sort(setIntersection(x,y)),a) or ~member?(sort(setUnion(x,y)),a) then return false
    true

(4) -> t([[]], [])
   (4)  true
                                                            Type: Boolean
(5) -> t([[],[1]], [1])
   (5)  true
                                                            Type: Boolean
(6) -> t([[],[1],[2,1]], [1,2])
   (6)  true
                                                            Type: Boolean
(7) -> t([[],[1],[2,3],[1,2,3]], [3,1,2])
   (7)  true
                                                            Type: Boolean
(8) -> t([[1], [1,2,3], [1,4,5,6], [1,2,3,4,5,6], [], [2,3], [4,5,6], [2,3,4,5,6]], [1,2,3,4,5,6])
   (8)  true
                                                            Type: Boolean
(9) -> t([[], [1], [2,3], [2], [4,5,6], [5,6], [5], [2,5,6], [2,5], [1,5], [1,2,3,4,5,6], [1,2,3], [1,2], [1,4,5,6], [1,5,6], [1,2,5,6], [2,3,4,5,6], [2,3,5,6], [2,3,5], [1,2,3,5], [2,4,5,6], [1,2,5], [1,2,3,5,6], [1,2,4,5,6]], [1,2,3,4,5,6])
   (9)  true
                                                            Type: Boolean
(10) -> t([[], [1], [1,2], [1,2,3], [1,2,3,4], [1,2,3,4,5], [1,2,3,4,5,6], [1,2,3,4,5,6,7], [1,2,3,4,5,6,7,8], [1,2,3,4,5,6,7,8,9]], [1,2,3,4,5,6,7,8,9])
   (10)  true
                                                            Type: Boolean
(11) -> t([[], [1], [1,2,3], [1,2,3,4,5], [1,2,3,4,5,6,7], [1,2,3,4,5,6,7,8,9]], [1,2,3,4,5,6,7,8,9])
   (11)  true
                                                            Type: Boolean
(2) -> t([[1]], [1])
   (2)  false
                                                            Type: Boolean
(4) -> t([[],[2]], [1,2])
   (4)  false
                                                            Type: Boolean
(5) -> t([[],[1,2],[2,3]], [1,2,3])
   (5)  false
                                                            Type: Boolean
(6) -> t([[],[1],[1,2],[2,3],[1,2,3]], [1,2,3])
   (6)  false
                                                            Type: Boolean
(7) -> t([[],[1],[2],[3],[1,2],[2,3],[1,2,3]] , [1,2,3])
   (7)  false
                                                            Type: Boolean
(8) -> t([[], [1], [2,3], [2], [4,5,6], [5,6], [5], [2,5,6], [2,5], [1,5],[1,2,3,4,5,6], [1,2,3], [1,2], [1,4,5,6], [1,5,6], [1,2,5,6], [2,3,4,5,6], [2,3,5,6], [2,3,5], [2,4,5,6], [1,2,5], [1,2,3,5,6], [1,2,4,5,6]], [1,2,3,4,5,6])
   (8)  false
                                                            Type: Boolean
(9) -> t([[], [1], [2], [1,2,3], [1,2,3,4,5], [1,2,3,4,5,6,7], [1,2,3,4,5,6,7,8,9]] , [1,2,3,4,5,6,7,8,9])
   (9)  false
                                                            Type: Boolean
(10) -> t([[], [1], [2,3], [2], [4,5,6], [5,6], [5], [2,5,6], [2,5], [1,5],[1,2,3,4,5,6], [1,2,3], [1,2], [1,4,5,6], [1,5,6], [1,2,5,6], [2,3,4,5,6], [2,3,5,6], [2,3,5], [2,4,5,6], [1,2,5], [1,2,3,5,6], [1,2,4,5,6]], [1,2,3,4,5,6])
   (10)  false
                                                            Type: Boolean