Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лекция дискрет 11

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
11.03.2016
Размер:
1.26 Mб
Скачать

Лекция № 11 20 ноября 2015 г.

Глава 3. Логические функции

Из §§ 2.1, 3.1

n-арная операция на множестве М – функция φ: Mn M

Логическая функция n-арная операция на множестве B = {0, 1}, т.е. функция f: Bn B

Множество всех логических функций - P2

Множество всех логических функций n переменных - P2(n)

Логическая формула глубины k над множеством логических функций Σ = { f1, f2, … , fm, … }

1. Символы переменных x1, x2, … , xn, … - логические формулы глубины 0 над множеством логических функций Σ.

2. Пусть F1, F2, … , Fni – логические формулы глубины не более k над множеством логических функций Σ, причём хотя бы одна из них имеет глубину ровно k. Пусть также

fi ( x1, x2, … , xni ) Σ – логическая функция.

Тогда fi ( F1, F2, … , Fni ) – логическая формула глубины (k+1) над множеством логических функций Σ.

3. Других логических формул над множеством логических функций Σ нет.

Th.3.1.1 Всякая логическая функция f (x1, x2, … , xn) может быть представлена в виде

f (x1, x2, … , xm, xm+1, … , xn) =

= (x1α1 & … & xmαm & f (α1, … , αm, xm+1, … , xn)) ()

α1...αm

Здесь: m n; дизъюнкция берётся по всем 2m наборам значений переменных α1, … , αm

Равенство () – разложение функции f (x1, … , xn) по переменным

x

, … , x

 

Формула1

m (x1α1 & … & xmαm & f (α1, … , αm, xm+1, … , xn))

 

α1...αm

 

- дизъюнктивная нормальная форма (ДНФ) функции f (x1, … , xn)

 

 

m = n: f (x1, … , xn) = (x1α1 & … & xnαn)

(▼▼▼)

 

f( 1,…, n) = 1

 

Равенство (▼▼▼) – совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ) функции f (x1, … , xn)

Th.3.1.2

Всякая логическая функция f (x1, x2, … , xn) может быть

 

 

представлена в виде

 

 

f (x1, x2, … , xm, xm+1, … , xn) =

 

 

= &

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x1α1

xm

αm f (α1, … , αm, xm+1, … , xn))

()

α1...αm

 

 

 

 

 

 

 

Здесь: m n; конъюнкция берётся по всем 2m наборам значений

 

переменных α1, … , αm

 

 

 

 

 

 

 

Формула

 

 

 

 

α1

 

 

 

 

αm

f (α1, … , αm, xm+1, … , xn))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& (x1

… xm

 

α1...αm

- конъюнктивная нормальная форма (КНФ) функции f (x1, … , xn)

 

 

α1

 

 

αn

)

(▼▼▼)

 

 

 

m = n: f (x1, … , xn) = & (x1

… xn

 

f( 1,…, n) = 0

Равенство (▼▼▼) – совершенная конъюнктивная нормальная форма (СДНФ) функции f (x1, … , xn)

§ 3.2. Алгебры логических функций

Из Принципов Джона фон Неймана (США) – С.А.Лебедева (СССР)

Компьютеры на электронных элементах должны работать не в десятичной, а в двоичной системе счисления.

Программа, так же как и числа, с которыми оперирует компьютер, записываются в двоичном коде, то есть по форме представления команды и числа однотипны.

В компьютере используется параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над двоичными кодами осуществляются одновременно над всеми разрядами).

1) Булевские формулы

Булевская формула – это логическая формула, которая содержит, кроме знаков переменных и скобок, только символы операций дизъюнкции, конъюнкции и отрицания

Th.3.2.1

Всякая логическая функция может быть представлена булевской формулой

Доказательство Th.3.2.1

Совершенная дизъюнктивная и совершенная конъюнктивная формы (§ 3.1) – булевские формулы. Согласно Th.3.1.1 и Th.3.1.2 любая логическая функция, кроме константы 0, может быть представлена СДНФ, а кроме константы 1 - СКНФ

Доказано Th.3.2.1

Введём бинарные и унарные операции на Р2, т.е. функции вида : P22 P2 и : P2 P2 следующим путём:

Функция f1 представлена

Функция f2 представлена

формулой F1

 

 

формулой F2

Формула F1

Формула F1 F2

Формула F1 & F2

представляет

представляет

представляет

функцию f3

функцию f4

функцию f5

По определению:

f1 = f3

 

f1 f2 = f4

 

f1 & f2 = f5

Введённые таким образом на Р2 операции - булевские операции

Свойства булевских операций

Ассоциативность

 

x1 & (x2 & x3) = (x1 & x2) & x3

(3.2.1)

x1 (x2 x3) = (x1 x2) x3

 

Коммутативность

 

x1 & x2 = x2 & x1

x1 x2 = x2 x1

(3.2.2)

Дистрибутивность конъюнкции относительно дизъюнкции

x1 & (x2 x3) = (x1 & x2) (x1 & x3 )

(3.2.3)

Дистрибутивность дизъюнкции относительно конъюнкции

x1 (x2 & x3) = (x1

x2) & (x1

x3 )

(3.2.4)

Идемпотентность

Двойное отрицание

x & x = x x x = x

(3.2.5)

x = x

(3.2.6)

Свойства констант

x & 1 = x

x & 0 = 0

 

x 1 = 1

x 0 = x

(3.2.7)

0 = 1

1 = 0

 

Правила де Моргана

 

(x1

& x2) = x1 x2

(3.2.8)

(x1 x2) = x1 & x2

 

Закон противоречия

Закон исключённого третьего

x & x = 0 (3.2.9)

x x = 1

(3.2.10)