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

Лекция дискрет 10

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
11.03.2016
Размер:
1.04 Mб
Скачать

Лекция № 10 11 ноября 2015 г.

Глава 3. Логические функции

§ 3.1. Основные понятия

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)

f(x1,x2, … ,xn) Каждая xi (i=1…n) принимает два значения – 0 и 1 2n различных наборов значений переменных, поэтому возможен полный перебор (пример – f(x1,x2,x3))

Таблица истинности

x1

x2

x3

f(x1,x2,x3)

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

0

 

 

 

 

Количество различных функций n переменных – количество различных векторов значений длиной 2n в таблице истинности, то есть

P2(n)│ = 22n

P2(1)│ = 4

 

 

 

 

 

φ0 – константа 0

x

φ0

φ1

φ2

φ3

φ1

– тождество

0

0

0

1

1

φ2

– отрицание (¬)

 

 

 

 

 

1

0

1

0

1

φ3 – константа 1

P

(2)│ = 222 = 16

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

x2

ψ0

ψ1

ψ2

ψ3

ψ4

ψ5

ψ6

ψ7

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

x2

ψ8

ψ9

ψ10

ψ11

ψ12

ψ13

ψ14

ψ15

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ0

x1

x2

 

ψ15

 

 

 

Константы 0 и 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ1

x1

x2

ψ7

 

 

 

0

0

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

ψ1 - конъюнкция, функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

1

 

 

 

 

 

 

 

«И», логическое умножение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

0

 

1

 

 

 

(x1 & x2, x1 x2, x1 x2)

 

 

0

1

0

1

 

 

 

0

1

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

x2

ψ13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ7 - дизъюнкция, функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Импликация, функция

0

0

1

 

 

«ИЛИ», логическое

 

 

«ЕСЛИ – ТО», функция

0

1

1

 

 

сложение (x1 x2, x1 + x2)

следования (x1

x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

0

 

 

ψ

9

- эквивалентность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x1 x2, x1 x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ8

x1

x2

 

ψ14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ6

x1

x2

ψ9

 

 

 

 

 

 

ψ8 - стрелка Пирса (x1 x2)

 

 

 

 

 

1

0

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ14 – штрих Шеффера (x1│x2)

 

 

0

0

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ6 - неравнозначность,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

исключающее «ИЛИ»,

 

 

1

1

0

0

 

 

 

0

1

1

 

0

 

 

 

сложение по mod 2 (x1 x2)

 

0

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Переменная xi в функции f (x1, x2, … ,xi-1, xi, xi+1, … , xn) называется фиктивной переменной, если выполняется

равенство

f (x1, x2, … ,xi-1, 0, xi+1, … , xn) = f (x1, x2, … ,xi-1, 1, xi+1, … , xn)

при любых значениях переменных x1, x2, … ,xi-1, xi+1, … , xn

f (x1, x2, … ,xi-1, xi, xi+1, … , xn) = g (x1, x2, … ,xi-1, xi+1, … , xn)

Функция g получена из f удалением фиктивной переменной

Функция f получена из g введением фиктивной переменной

Логические функции f и g называются равными, если они могут быть получены друг из друга удалением или введением (возможно, неоднократным) фиктивной переменной

Примеры фиктивных переменных и равных функций ψ5 x1 x2 ψ10 ψ5 и ψ10 фиктивно зависят от x1

0

 

0

0

1

 

ψ5(x1,x2) = x2 = φ1(x2) ψ10(x1,x2) = ¬x2 = φ2(x2)

1

 

0

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ3

 

x1

 

x2

ψ12

 

ψ3 и ψ12

фиктивно

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

1

 

1

1

 

 

 

 

0

 

0

 

0

1

 

зависят от x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

1

 

ψ3(x1,x2) = x1 = φ1(x1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

0

0

 

ψ12(x1,x2) = ¬x1 = φ2(x1)

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ0

x1

x2

ψ15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ0

и ψ15

фиктивно зависят от x1 и x2

 

 

 

 

 

 

0

0

0

1

 

ψ0(x1,x2) = φ0(x1) = φ0(x2) = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1

1

 

ψ15(x1,x2) = φ3(x1) = φ3(x2) = 1

 

 

 

 

 

0

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

В логической формуле fi ( F1, F2, … , Fni ):

F1, F2, … , Fni - подформулы

fi внешняя (главная) операция формулы

Формула глубины 4 над множеством логических функций Σ = { , , , , & }

x

 

y

0

 

 

x

x y

x y

 

1

x y

( x y ) ( x y )

2

( x y ) ( x y )

 

 

 

3

 

 

 

 

(( x y ) ( x y )) & (( x y ) ( x y )) 4

(( x y ) ( x y )) и (( x y ) ( x y )) - подформулы

& - главная операция

Вычисление значения логической формулы

1 2 5 3 7 3 6 4

F = ( ( x y ) ( x y) ) & (( x y ) ( x y ))

x

y

1

2

3

4

5

6

F

 

ψ14

0

0

1

0

0

0

1

1

1

 

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

 

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

 

1

1

1

0

1

0

1

0

1

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Логическая формула F представляет (реализует) функцию ψ14