![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Василенко, Ю. А. Синтез дискретных структур учеб. пособие
.pdf39
Для установления симметричности надо проверять выполнение соот
ношения: eCi >*x*t |
~ |
|
для всех |
( * 2 , 3 , , . . , |
п ; |
||
К=0,1 ,2 ......... 2 ‘*г |
|
- і ; |
|
iCls.s^* 3 ,e |
|
||
Следовательно, |
функция f |
симметрична. |
^jt |
|
|||
Пример |
2 |
« |
Установить симметричность |
четы |
|||
функции |
рех аргументов:
f * ОІІОІОООІІОЮШ.
Для установления симметричности проверяем выполнение соотно -
шения: ÜiK„ - |
|
|
для |
всех /<=‘2 , 3 , п |
и К> |
* 0, 1,« . *, 2 |
—Ij |
~ |
^ ^35 ~ |
^ і і ^ |
|
следовательно, |
функция |
f |
несимметрична. |
|
* / Функция записана з виге последовательности ее знзчений на
наборах 0, 1, . , . , 2 Л .
40
|
|
I 2. |
Алгоритмы минимизации |
ее |
склеиванием , |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
использующие логическое |
дерево . |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
Пусть дани функции |
ft |
|
и |
fe |
\ |
|
f t |
- |
имшшкаита для |
, |
||||||||||||
если |
fg |
¥ |
f g m |
f t |
. Тот факт, |
что |
fg |
иипликанта для |
, |
б у |
||||||||||||||
дем |
обозначать в виде |
£ |
= £ |
|
. |
Так как |
f |
' |
V t . * ^ . то |
|||||||||||||||
f g ^ f é |
|
. Пусть |
|
ft |
3 |
f t |
|
и |
f g |
s |
f j |
|
|
. |
Тогда |
|
|
|||||||
и |
f t |
= fa |
V |
fs |
|
. |
Значит, |
fg |
|
- h |
У i f , |
v |
f a |
) |
* < ff |
¥ |
fa h |
І Ф |
І . |
|||||
Значит, |
|
|
|
, |
Пусть |
f * s |
fg |
и |
|
|
—£ |
. Тогда |
f^= f |
v f,~ |
||||||||||
и |
f t |
* |
|
|
|
. |
Значит, |
1,t |
|
’г |
. |
Таким образом, |
соотношение |
|||||||||||
|
|
|
|
удовлетворяет |
аксиомам |
|
fg |
з |
f . |
|
• |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3^ f 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Если |
( з |
Г . |
|
|
и |
1. |
|
, |
то |
І |
э |
f |
|
|
/ я |
/ |
||||||
|
|
Если |
f g 3 |
f z |
|
|
и |
1 |
|
3 |
г |
, |
то |
Г |
|
Г |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
i |
f |
) |
' |
- f , |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
' t |
|
|
|
f |
|
|
|
|
||||
|
|
Е с т |
некоторое бинарное |
|
соотношение |
удовлетворяет уело- |
||||||||||||||||||
ияи |
/ |
2 |
/ , |
то данное соотношение называется частичной упо - |
||||||||||||||||||||
рчдочениостьв. |
Таким образом, соотношение |
fg |
3 |
|
f , |
|
является |
|||||||||||||||||
частичной упорядоченностью. |
Очевидно, |
что |
/ |
а |
/ |
и |
f s |
V |
|
|||||||||||||||
для любой функции |
f |
|
. |
Заметим, |
что |
£ |
|
|
|
|
тогда и толь |
|||||||||||||
ко тогда, |
если из |
|
f g |
»I вытекает, |
что |
|
* |
I. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Пусть |
|
|
X t |
f f o , |
|
|
|
* п t |
¥ a r t |
|
|
|
и |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
f t |
- X i |
Ъ(Ф,х-я ,..., r n ) |
V x t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Зведеи обозначения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
f |
|
|
|
|
|
К ’ |
|
|
|
f t ( 0 |
, r x , . . . , X ^ ) = |
ctg , |
|
|
||||||||
|
|
f 1*. |
|
|
r nh ^ , |
|
|
|
|
f t |
|
|
|
..... л |
|
Ы |
|
- |
|
|
||||
|
|
ТЕОРЕМА |
I. |
|
|
ff |
~Э fz |
|
тогда и только тогда, |
когда |
|
|||||||||||||
и |
*s><xt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пусть |
ft = f, |
|
. |
Полодии, |
что |
atg |
|
|
|
|
|
х л )•= i |
|
|||||||||
Тогда |
fg (v, |
|
|
w ° ) |
i |
|
|
|
|
. Значит, |
t ’/e> х , * х / г .,.г x |
‘h * . |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф |
|
|
c |
J |
|
|
|
|
|
|
Из последнего вытекает, что <х ( хх , |
х п у = і |
41
Значит, |
Qi3 |
* t |
|
|
|
. |
Пусть |
Гт/ , |
... , |
* m У * t • |
Тогда |
|
||||||
f |
Я'*>-*г* |
) =* |
• |
0*сода |
вытекает, |
|
|
|
...... |
|
|
|
||||||
Значит, |
|
|
|
|
|
, |
Поломи |
теперь, |
что |
o f» * , |
и |
|
• |
|||||
Пусть |
£ |
Гаг/, а;* .- » ««У . |
Рассмотрим сначала случай ^*«6? . |
|||||||||||||||
Тогда |
|
ft |
(€»*/„, |
|
|
*’* Ѵ 9Р«#“ >я’а’ ^ |
|
* |
Так как |
<*э<г< . |
||||||||
то |
|
|
|
|
|
. |
Значит, f c r ß . . * n" > - t |
. |
Пусть теперь |
|
||||||||
т ] ^ |
і |
.Т о гд а |
t * |
f t <t **» .*„ * |
f f '*•*,— * * ’+ ) |
|
|
|||||||||||
Так |
как |
|
|
|
. . |
то |
|
|
|
|
|
.З н ач и т . |
|
|||||
/ 7 / ar/..t |
) ~ / |
|
, |
этик доказано, |
что f |
з |
f t |
|
|
|
||||||||
Творена |
I доказана. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
ТЮРЕМ |
2. |
Пусть |
f- 3 ? « tV J tjr |
и |
|
f j f a x f |
. |
||||||||||
Тогда |
/*= .?<* |
УД |
f f * « |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Действительно, |
|
пусть |
'* |
|
. |
Тогда |
'* • '* |
И/У |
|
||||||||
Значит, |
f ~ |
3 t(X V ß r |
= |
3cf<* v ß ) V^JC |
* |
яч* |
|
|
|
|
|
|||||||
Если ^ |
a |
a f |
|
, |
то ß * - ß |
|
.З н а ч и т , |
f • 'SForVß*** |
||||||||||
* |
rar |
V t ß W ) |
- t |
**’*<# v j i r |
|
ѵ э г з ) |
v j s * * |
m |
V ß * |
|||||||||
|
|
Теорем e доказана. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Алгорити ти п и зац и и |
со |
склеиванием обосновывается на |
|
|||||||||||||
теоремах I и 2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Один из вариантов алгоритма со склеиванием заключен в |
|
|||||||||||||||
следующем. Сначала на структуре дерева |
расставляет |
метки. |
Пусть |
|||||||||||||||
o(0 |
o(i |
.., |
|
|
|
_все |
метки, |
полученные |
при |
данной расстановке. |
||||||||
После |
этого составляем следующей таблицу: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
(Г , |
|
|
|
• * * * % % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
)» |
и |
, |
|
|
4 *а * |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Ію |
d u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
« ж . |
tm .............. |
* |
- 42 -
Сначала в |
таблице |
|
|
|
/ * , / |
|
|
N |
/ |
, Практически |
||||||
более удобно 0 |
обозначать |
пустым местом. Теперь рассматриваем |
||||||||||||||
метки последнего яруса. 8 |
атом ярусе могут быть метки |
«5 4><х=тп |
||||||||||||||
и |
|
• |
Ясно, что |
в атом случае |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
О я (Х) O G j t , |
|
4 3 о ( > t a j t |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Пусть |
|
, |
<Х'’ |
{ * * !< * ) |
- вое метки |
из |
совокупности |
|||||||
меток |
acfi, <Xt |
°4ы |
|
. |
стоящих в |
последнем яруое дерева. Если |
||||||||||
оС1г |
э |
<xt‘t (4 ч *, і ч |
Ь ) |
|
, то в таблице |
на |
месте |
|
ставим |
|||||||
I . |
Расставив |
таким образом единицы для |
всех |
иеток |
п |
-го |
|
|||||||||
яруса, |
переходим к меткам |
(W -IJ-ro |
яруса и т .д . |
Пусть уже |
|
|||||||||||
расставлены единицы в таблице для всех меток |
/’-го |
яруса. |
|
|||||||||||||
Покажем , |
каким образом |
в таблице |
расставляется единицы |
для |
|
|||||||||||
( і |
- |
I ) |
-го |
яруса. , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пусть |
и |
^ |
|
|
некоторые |
метки |
^ Y - I ^ -го |
яруса, |
этим |
|||||
меткам |
соответствует |
метки |
/'- г о |
яруса, |
которые |
указаны |
на |
сле |
||||||||
дующем рисунке. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й і |
*1 |
,%,<!*• |
принадлежат |
|
/-и у ярусу. Поэтому в таблице |
|||
я4 |
* |
t |
|
|
|
|
|
|
расставлены |
единицы. Если |
|
и |
, то |
пола |
|||
гаем |
fo e - |
і |
. Только что |
указанную операцию проделываем |
для |
|||
всех меток, |
стоящих в (7’ - i j |
-м ярусе. Дойдя до первого яруса |
||||||
дерева, |
Заканчиваем построение |
таблицы. |
|
|
||||
|
После |
этого переходим |
к |
следующему этапу. |
Пусть некоторый |
|||
участок |
дерева |
имеет вид: |
|
|
|
|
|
Тогда |
« ä " * t |
x i |
V |
x - |
|
. |
Предполагается, |
||||||
|
Если |
<*t *“ 0 |
и |
o T j - i |
|
, |
TO |
** |
- |
я , |
|
|||
|
Если |
CC,= О |
и |
<*s * |
* |
|
, |
TO |
|
- |
X * i |
|||
|
Если |
cxs ~C |
и |
|
<*, = / |
|
, |
то |
<tk |
» |
3 y |
|
||
|
Если |
* л = * |
И |
|
d x Ф / |
, |
TO |
ar* =■of» >*Y |
||||||
|
Пуст* теперь |
|
|
и |
|
/ |
¥ £> |
|
|
|
|
|||
|
Если |
|
|
|
, |
TO |
|
^ |
|
|
|
|
|
|
|
Если |
* хж*- |
|
, |
TO |
|
or* = </r КДѴ |
|
|
|
||||
|
Пусть теперь |
o(s * |
0 ,£ |
|
|
iИ |
|
O, £ |
|
|
* |
|||
|
Рассматриваем теперь |
|
|
и |
$ is |
. |
Если |
Ygt ~ * я |
||||||
^ |
* і |
, то |
е<Л = <*г х<- |
V<xs |
x t- |
|
. В этом случае минимиза |
|||||||
ция невозможна. Если |
#ъг ~ * |
|
« то |
|
= «^ |
5у К Xj |
||||||||
Если |
/ г |
|
|
то |
|
« к |
= |
<*, У*» *7 |
|
|
|
|||
|
Проделав даннуо процедуру для всех меток |
от, |
|
|||||||||||
мы минимизируем функции |
|
f |
|
с учетом склеивания. Данная мини |
||||||||||
мизация более эффективна, |
чем обычная минимизация по дереву. |
|||||||||||||
Дело |
в том, |
что |
в данной |
минимизации |
выбрасывается |
лишние эле |
||||||||
менты за счет склеивания. |
Рассмотрим пример. |
|
|
|
о
Іф
>* f lhN 4
tf“
1 Ч4
ІН
1. (i
Некоторые приемы, улуч-іасщие |
практическое |
использование |
|||||
алгоритма минимизации со склеиванием. |
|
|
|||||
1. |
Метки аг„ |
, |
<Xt , |
,<dy |
упорядочиваем таким |
образом, |
|
чтобы за |
меткой |
|
шла метка, которая впервые встречается в более |
||||
высоких ярусах /или, |
по крайней мере, не з более |
низких |
ярусах , чем |
||||
в тех , где впервые |
|
встречается метка Of,- / . |
|
|
|||
2. |
При только |
|
что указанном упорядочении можно в таблице |
||||
метки |
|
в(0 |
объединить |
в те совокупности, в которые |
они объединяются на том или ином ярусе.
|
|
6 3. |
Алгоритмы |
минимизации |
с |
максимальным |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
склеиванием. |
|
|
|
|
|
|||
Данный параграф является естественным продолжением материала |
||||||||||||||||
§ 2. Здесь мы рассмотрим |
евіе |
один |
алгоритм, называемый нами алго |
|||||||||||||
ритмом минимизации с максимальным склеиванием. |
|
|
|
|||||||||||||
Предварительно докажем ряд теорем, |
необходимых для дальней |
|||||||||||||||
шего изложения материала. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
TFQPEÜA |
3 . |
Если |
( X X V ^ Х . л = с* "о*, Vß'jcs |
, где |
cx,jst <* ' |
|||||||||||
и ß ' |
не |
зависят |
от |
|
|
, |
то |
оС = ос ’ |
и |
|
|
|
||||
Действительно, |
пусть |
Xt |
аг3 |
,,, |
х п |
|
-все |
переменные, от |
||||||||
которых |
зависят |
ей ; |
ex' |
'f |
j i ' |
|
. |
возьмем любой набор |
а с /а с / г " |
|||||||
Положим сначала |
:г1• |
I . |
Тогда |
из |
а |
|
|
-■ Ы ':г, |
Vj> /х |
|
||||||
вите кает |
X / |
я * /... |
./•„*) = |
и'< тл °... х " |
) |
|
|
|
|
|
||||||
Пусть |
х \ • |
о. |
Тогда из |
{X j'Cj vjäxt •= at |
v j i ‘Tt |
|
||||||||||
вытекает |
. что |
Jj |
(x /.,. x n° ) ^ |
|
|
|
x nv) |
|
|
|
Теopeна 3 доказана, |
|
|
|
.ДДЦДЩЬ Если fr-Г, |
... .4* * * |
ф {хя х3... х п J |
V |
3tf |
f t * t Г3 ... X"ß rx f у(тя.. Хл ) |
,ТО |
Данное следствие непосредственно вытекает из теореш 3,
если положить
Д Р Р Ш |
*. |
Евам |
ar |
V f t * t ш Гг*й тл . „ Ъ 1 |
и * иf t |
не яівяевт и |
^ |
, |
то |
f l p x 4 ... х щ) = * |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
u |
rt „. тп } = f t |
|
_ |
|
|
||
Действительно, |
|
л |
V f t X t |
« |
* |
ftr, ѵ- г , ; |
|
|
|
^ |
КД/5 - |
||||||
- |
Фг |
|
|
Л?в / |
t'. T , |
f Ы Х Л ... Х Ѣ / |
|
|
|
|
|
||||||
1* |
мерены 3 |
подучаем |
|
|
f ( e x t „. * п ) ; V |
I^ д = |
|
|
... д ^ / |
||||||||
|
■ |
|
5, E c* |
ef&f |
У f |
t |
- f / X 9 Xa ... |
4t > |
и «f и f t |
||||||||
н е |
зам ене e |
r |
|
<i> |
|
, |
тf е(cxt „. xmj=* af Vft |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
f t i x 4 ... Xml ~ f t |
|
|
|
|
|
|
||||
Д е й с т в и т е л ь и о«5Ft. |
Уf t |
- |
e f |
Уf t ( x , уЗ^} —f* VftJ&f |
У |
||||||||||||
4 f t * * • $ , |
ff**g |
.**1 |
vZ * |
r / / X é ... xn / |
|
|
|
|
|
||||||||
|
Я э теореш 3 получаем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
4 V |
f t - |
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f t |
~ |
|
|
|
|
X „ i |
|
|
|
|
|
|
|||
Из теоремы 2, 4, 5 получаем следуодие следствия: |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
Оледстме |
I . Пусть |
|
f |
(хлхл ... х„ ; - |
Tt f(o x 4 |
...х„ ) V |
||||||||||
у Хл f f l z , ... |
■ * « / |
|
|
|
|
. |
Тогда соотношение |
f(cxt х3...хл_и. |
|||||||||
£ |
f ( t Хл ... х л ) |
имеет |
меото тогда |
и только |
тогда, |
когда |
f |
|
|||||||||
представляется |
в виде |
f = & V f t x |
, где |
<Х |
жf t |
|
не |
зави |
|||||||||
сят от Xt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Действительно, необходимость вытэкает из теорема |
2, |
а до |
||||||||||||||
статочность из |
теоремы |
4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следствие 2. |
Пусть |
f ( x t |
|
... |
\шас fSe>Jt4... хп j у |
|
||
|
ь |
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
я , |
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда соотношение f |
U |
|
|
f t i |
|
, х п ) |
|
||
имеет место тогда и только тогда, |
когда |
f |
представляется |
в ви |
|||||
де |
f= осх , |
VJ& |
, где |
ot |
и |
ß |
де |
зависят от 'я г . |
|
|
Необходимость |
вытекает из |
теоремы |
2, |
а достаточность |
- |
|||
из теореш |
5 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
ТЕОРЕМ |
б. |
Пусть f= 3 -, |
ffejc. . . . x . >v |
|||
/V o r,... л; ; = f r v - |
* , . тогда: |
|
|
||||
Из |
f« <*.?, |
У/»лѵ |
|
вытекает, |
что |
f |
|
Из |
f *» агд^ |
i / / |
|
вытекает, |
что |
•J> |
|
Из |
f« « |
|
' |
вытекает, |
что |
f |
- a t |
f , t .y, |
^ |
t J /
|
Причем, |
в |
/ |
J / |
* |
" / |
не эагасят |
от « у . Действи |
||
тельно, |
из ocxt |
Vj3oct |
** f |
|
вытекает, что |
o t- / / öjt . |
)* |
|||
ш ft* * * ... |
|
= |
|
|
|
|
|
|
||
Значит, |
f ™otx, |
voter, = |
|
|
|
|
|
|||
Из |
A r tj - V ß |
|
|
имеем |
а Э* v j t - а д*, ^jsör, v j i x , |
а |
||||
~ А Т , |
ѵ(Ыv ji) |
x t - |
f(o srt ... jt, |
)& , |
(/ ay ЙГД.....; |
|
|
|||
Значит, |
|
|
|
, |
Отсвда |
« vjs vjs** *** vj**** f ■ |
||||
|
ТЕОРЕМА |
|
7. |
Если |
f - я * |
ffose, ... x n \ V f |
f t x r ... -rn J г л |
• |
Иf t o e c , . , . x n l
из |
|
вытекает, |
что |
|
из |
f * « ? . |
вытекает, |
что |
г-<? |
из |
f »«< |
вытекает. |
что |
f « |
Причем аг |
и ^ |
не зависят |
от X |
• |
|
|
Из |
f = A x , |
v j c e |
вытекает |
<*« |
f to х я |
» с . Значит, |
f |
' - j x |
|
|
|
|
|
Из f ^ c<Xi Vj3 |
вытекает f * <*Tt У /*/5 * к J*y |
V /i)r, v jv t,, |
Зн ачи т, |
ас |
|
f t o |
x J t... |
х л |
> = о |
. |
З н ач ат , л |
• 0 |
я |
||
ß -О . |
Поэтому |
f т 0 . |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Пусть |
dCVXt ß |
. |
Тогда |
f - o ( x i |
УО(Хі |
v x x ß ~ |
|
||||
oLSt |
V Xt |
(<3tVß) . |
Значит, |
0(= f ( о х л ... xn ) = o |
• |
Поэтому |
||||||
oC~0 |
И |
|
a t V ß ^ ß |
. |
Значит, |
f ~ ß x t |
|
|
|
|
ТЕОРЕМА 8, Если
иf ( i xt ... x n )*=0
ИЗ f ^ o l X i V ß X t
из f *= acxf у ß
из f = cL V ß * t
Xx f (охг ... x n ) V f ( і Х л ... Xn ) X X
* TO
вытекает, что f**<xxx
вытекает, что f = o t x x
вытекает, что f - о
Причем, здесь |
ас |
и ß |
не |
эаш сят от |
х х . |
|
|
|
|
||
|
Пусть |
f^aC&c |
VjSXü |
'огда |
j & ~ c c ( t , x x , . . . , х л ) - о |
||||||
Значит, |
|
|
. Пусть |
f^ ocacx |
vj e |
. |
Тогда |
|
|||
Л |
<ХХх V j S x x Vj 3 X t |
^(оС vj& Jxx yjXg . |
Значит, |
у ? = |
f d x t |
К,)> |
|||||
« |
0 . Поэтому |
/ = ог<зг> |
. Пусть f ^ o c v J 3 X X |
|
. |
Тогда |
|
||||
f ~ a c x t y a x t |
yj3 X x ^ f d c y j g ) x x УоСхх |
. |
Значит, * |
v ß ■ |
|||||||
- |
0 . Поатоиу |
f |
ш о. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ТЕОРЕМА |
9. |
Пусть |
f**d?x f ( o , a j,..., лгл У |
/ > < гг;,..,. ■S.A' |
Я. . . , x „ ) = 4
Тогда |
из |
f = o t x x |
v ß a c t |
, |
вытекает |
|
^ |
|
||||||
|
|
|
из |
f=aCxt |
У^в |
|
|
вытекает |
/ - |
|
|
|||
|
|
|
из |
|
|
|
|
|
|
вытекает |
f / |
|
|
|
Пусть |
|
utx, |
і/ |
|
|
. |
|
Тогда |
« |
=■ ftox^ .« |
у |
|||
Значит, |
f ^ J X , |
V ß X j |
= /> , |
узсг ) Х х |
v ß * ‘г |
- ( у у ^ ) х , |
у |
|
||||||
Пусть |
/ ’ |
at Х<ѴJ3 |
|
|
. |
Тогда |
f |
=- X :rY |
у j s / х , |
v a-t |
/ |
|||
(U V ß ) |
r f |
I/ ß x t |
. |
Значит, or |
V j i |
• l. Поэтому, |
|
f |
J-x, У s x t u-, y y t |