Правило де Моргана

Х₁

Х₂

Х₁ Х₂

X₁ & X₂

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

0

3. Лекция: Совершенные дизъюнктивные и конъюнктивные нормальные формы ФАЛ

Страницы: 1 | 2 | 3 | вопросы | »

| учебники | для печати и PDA | ZIP

  Если Вы заметили ошибку - сообщите нам, или выделите ее и нажмите Ctrl+Enter  

В лекции дано определение совершенной дизъюнктивной и конъюнктивной нормальных форм. Представлены правила записи функции по нулям и единицам. Дано понятие функциональной полноты, поставлена задача минимизации функции. Сформулирована теорема Квайна.

Введем понятие степени:

Х

=Х, если =1;

=Х, если =0.

Рассмотрим конъюнкцию вида:

Х₁¹ * Х₂² * Х₃³ ... Х_n ⁿ

Существует 2ⁿ наборов вида < ₁, ₂, ... _n >. Поставим в соответствие каждой конъюнкции (*) номер набора i и образуем дизъюнкцию всех конъюнкций:

_iA(Х₁¹ * Х₂² * Х₃³ ... Х_nⁿ )

Теорема (без доказательства):

Любая ФАЛ, зависящая от 'n' аргументов, может быть представлена в форме:

F(Х₁, Х₂,... Х_i... Х_n)= Х₁¹ * Х₂²... Х_iⁱ F(₁, ₂, ... _i, X_i+1,...X_n)

Из этой теоремы вытекает ряд важных следствий:

1. Она дает возможность перейти от табличного задания функции к аналитической форме и сделать обратный переход.

2. Устанавливает так называемую функциональную полноту связок (базиса) ",, -", т.к. позволит построить в этом базисе произвольную ФАЛ от произвольного числа аргументов.

Примечание:

1. Если in, то соответствующая форма функции называется дизъюнктивной нормальной (ДНФ).

2. Если i=n, то каноническая форма функции носит название совершенной ДНФ (СДНФ). Дизъюнкции берутся по тем наборам, на которых функция f(X₁,X₂,...,X_n)=1

Пример: ДНФ

f(Х₁, Х₂, Х₃)= Х₁ Х₂ Х₃ Х₁Х₂ Х₃

Пример: СДНФ

f(Х₁, Х₂, Х₃)= Х₁Х₂ Х₃ Х₁Х₂ Х₃

В ДНФ в каждый член любая переменная входит в прямом виде или с отрицанием.

Аналогичная теорема справедлива и для представления функции в конъюктивной нормальной форме (КНФ):

f(Х₁, Х₂,..., Х_n)=&( Х₁¹ Х₂² ...Х_iⁱ) f(₁, ₂, ... _i, X_i+1...X_n)

или при представлении в совершенной КНФ (СКНФ):

f(Х₁, Х₂,…, Х_n)=&( Х₁¹ Х₂² Х₃³...Х_nⁿ)

где: & означает, что конъюнкции берется по тем наборам, на которых

f(Х₁, Х₂, ... Х_n)=0.

Дадим на основании этих теорем правило перехода от табличной формы функции к СДНФ и СКНФ.

Переход от табличной формы функции к СДНФ или правило записи функции по единицам:

1. Выбрать те наборы аргументов, на которых f(Х₁, Х₂, ... Х_n)=1.

2. Выписать все конъюнкции для этих наборов. Если при этом Х_i имеет значение '1', то этот множитель пишется в прямом виде, если '0', то с отрицанием.

3. Все конъюнктивные члены соединить знаком дизъюнкции .

Пример:

f(Х₁, Х₂)= Х₁Х₂Х₁Х₂Х₁Х₂

Правило перехода от табличной формы задания функции к СКНФ или правило записи функции по нулям.

1. Выбрать те наборы аргументов, на которых f(Х₁, Х₂, ... Х_n)=0.

2. Если при этом Х_i имеет значение '0', то остается без изменений. Если '1', то с отрицанием.

3. Все дизъюнктивные члены соединить знаком конъюнкции.

Пример:

f(Х₁, Х₂)= (Х₁ Х₂) ( Х₁ Х₂ )

Пример:

СДНФ f(Х₁, Х₂, Х₃)= Х₁Х₂Х₃ Х₁Х₂Х₃ Х₁Х₂Х₃ Х₁Х₂Х₃ Х₁Х₂Х₃

СКНФ f(Х₁, Х₂, Х₃)= (Х₁ Х₂ Х₃) & (Х₁ Х₂ Х₃) & (Х₁ Х₂ Х₃)

Рассмотрим способ получения СДНФ из СКНФ и обратно.

Из таблицы 2.1 с помощью способа записи функции по нулям следует, что СКНФ той же функции дизъюнкции будет иметь вид:

f(Х₁, Х₂)= Х₁Х₂

Итак, имеем две формы одной и той же функции:

f(Х₁, Х₂)= Х₁Х₂Х₁Х₂Х₁Х₂ =Х₁Х₂

Итак, видно, что общее число членов в этих двух формах равно сумме нулей и единиц функции, то есть равно 2ⁿ.

Если в исходной форме функции, записанной в СКНФ или СДНФ, содержится z членов, то в другой ее форме (т.е. СДНФ или СКНФ) их будет (2ⁿ- z).

Поскольку в функцию мы включаем дизъюнктивные или конъюнктивные члены и берем их по наборам, на которых функция или обращается в '0', или в '1', то для перехода от одной формы задания функции к другой нужно выписать все недостающие члены и поставить над каждой переменной отрицание, а также заменить знаки конъюнкции на дизъюнкцию и обратно.

f(Х₁, Х₂)= Х₁Х₂

f(Х₁, Х₂)_СДНФ= Х₁Х₂Х₁Х₂Х₁Х₂

т.е. получили СДНФ.

Практический смысл перехода заключается в том, что можно определить, реализация какой формы потребует меньший объем оборудования.