Практические занятия № 25*, №26*

25. Классы Поста. Проверка булевой функции на принадлежность к классам Поста.

26. Проверка булевой функции на принадлежность к классам Поста, используя таблицу истинности. Полнота системы логических функций. Базис

При использовании аналитических форм представления логических функции широко используется принцип суперпозиции, заключающийся в за­мене одних аргументов данной функции другими. Система S логических функций f₀, f₁, f₂, … , f_k называется функционально полной, если любую функцию алгебры логики можно представить в аналитической форме через эти функции. Как известно, любое сложное высказывание можно представить в виде выражения, в которое входят простые высказывания (переменные х_i), операции дизъюнкции, конъюнкции, отрицания и, быть может, скобки (,). Рассмотрим, каким свойствам должны удовлетворять операции, с помощью которых можно выра­жать любое сложное высказывание.

Система S называется полной в P_k, если любая функция f, fP_k представима в виде суперпозиции этой системы, и минимальным базисом, если теряется полнота S при удалении хотя бы одной функции, где P_k – k-значная логика.

В общем случае для установления полноты системы S булевых функций используется критерий полноты Поста-Яблонского(1921 г.).

Дадим предварительно классификацию булевых функций.

Все булевы функции подразделяются на следующие типы:

1. Функция, сохраняющая константу нуль. (Если функция на "0" наборе аргументов равна 0, то она называется сохраняющей константу нуль. ).

2. Функция, сохраняющая константу 1. (Если функция на "1" наборе аргументов равна 1, то она называется сохраняющей константу "1". ).

3. Самодвойственные функции.

Два набора аргументов называются противоположными, если значения всех аргументов у них противоположны.

Функция называется самодвойственной, если на каждой паре противоположных наборов аргументов она принимает противоположные значения.

4. Монотонная функция

Набор аргументов является возрастающим, если он является старшим, хотя бы в одном из разрядов.

Функция называется монотонной, если. она возрастает при, любом

возрастании значений аргументов

Пример: 01 – старший 11 - старший 1011 - старший

00 - младший 10 - младший 0011 – младший

несравнимый набор

5. Линейная функция

Функция называется линейной, если она может быть представлена многочленом Жегалкина первой степени.

Задание для практического занятия №25^*

Заполнить таблицу принадлежности основных булевых функций к классам Поста

Задание для практической работы №26^*

Для функции выяснить вопрос о ее принадлежности к классам Поста , , , ,

Вариант
1		6
2		7
3		8
4		9
5		10

Образец выполнения задания к практическому занятию №25.

Построить таблицу на принадлежность к классам Поста основных булевых функций

Решение

На основе этой теоремы имеем:

Система F булевых функций тогда и только тогда является полной, когда каждого из классов S₀, S₁, S, M, L (т.е. классов 0, 1, 2, 3, 4) в системе F найдется функция, не принадлежащая этому классу

Классы Поста:

0. Класс S₀ – это класс булевых функций для которых ¦(0, 0 … 0)=0

1. Класс S₁ : ¦(1, 1 … 1)=1

2. Класс S – самодвойственных функций, где

3. Класс M – монотонных функций ¦(a,b) £ ¦^|(a^|,b^|) при a £ a^| и b £ b^|

4. Класс L – линейных функций (определяется линейностью полинома Жегалкина)

Воспользуемся таблицей истинности основных булевых функций

Классы Поста	0	1
					+
					-
					+
					+
					-

1. Проверим принадлежность к классам Поста функцию

Построим таблицу истинности

№						Треугольник Паскаля для определения полинома Жегалкина
1	0	0	0	0	0	0 1 1 1 1 0 0 1 0 1
2	0	1	0	1	1
3	1	0	0	1	1
4	1	1	1	1	1

Классы Поста	Условие принадлежности к классам Поста	Для имеем:
	¦(0, 0 … 0)=0		+
	¦(1, 1 … 1)=1	1	+
	необходимо и достаточно, чтобы на всяких двух противоположных наборах функция принимала разные значения	Противоположные наборы 0 1 1 1	-
	¦(a,b) £ ¦|(a|,b|) при a £ a| и b £ b|	Наборы (0, 1) и (1, 0) несравнимы. 0, 1	+
	Полином Жегалкина линейный	нелинейный	-

Образец выполнения задания к практическому занятию №25.

Для функции выяснить вопрос о ее принадлежности к классам , , , ,

Решение

Проверим принадлежность функции к классам Поста . Построим таблицу истинности.

№						Треугольник Паскаля для определения полинома Жегалкина
0	0	0	0	0	0	0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 нелинейный
1	0	0	1	0	0
2	0	1	0	1	1
3	0	1	1	0	1
4	1	0	0	1	1
5	1	0	1	0	1
6	1	1	0	0	0
7	1	1	1	0	0

Классы Поста	Условие принадлежности к классам Поста	Имеем по таблице истинности:
	¦(0, 0 … 0)=0	0	+
	¦(1, 1 … 1)=1	0	-
	необходимо и достаточно, чтобы на всяких двух противоположных наборах функция принимала разные значения	Противоположные наборы 0 0 0 0 1 0 0 1	-
	¦(a,b) £ ¦|(a|,b|) при a £ a| и b £ b|, Функция монотонна, если её сокращенная ДНФ не имеет отрицаний	Следующие наборы сравнимы, причем или 000 010 110 100 001 011 111 101	-
	Полином Жегалкина линейный	нелинейный	-

Классы Поста
	+	-	-	-	-