Вектор значений функции по ее скнф

Вы будете перенаправлены на Автор24

Нормальная форма логической формулы не содержит знаков импликации, эквивалентности и отрицания неэлементарных формул.

Нормальная форма существует в двух видах:

конъюнктивная нормальная форма (КНФ) — конъюнкция нескольких дизъюнкций, например, $left(Avee overlinevee Cright)wedge left(Avee Cright)$;

дизъюнктивная нормальная форма (ДНФ) — дизъюнкция нескольких конъюнкций, например, $left(Awedge overlinewedge Cright)vee left(Bwedge Cright)$.

Совершенная конъюнктивная нормальная форма (СКНФ) — это КНФ, удовлетворяющая трем условиям:

не содержит одинаковых элементарных дизъюнкций;

ни одна из дизъюнкций не содержит одинаковых переменных;

каждая элементарная дизъюнкция содержит каждую переменную из входящих в данную КНФ.

Любая булева формула, которая не является тождественно истинной, может быть представлена в СКНФ.

Видео:Построение СДНФ и СКНФ по таблице истинностиСкачать

Правила построения СКНФ по таблице истинности

Для каждого набора переменных, при котором функция равна 0, записывается сумма, причем переменные, которые имеют значение 1, берутся с отрицанием.

Совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ) — это ДНФ, удовлетворяющая трем условиям:

не содержит одинаковых элементарных конъюнкций;

ни одна из конъюнкций не содержит одинаковых переменных;

каждая элементарная конъюнкция содержит каждую переменную из входящих в данную ДНФ, к тому же в одинаковом порядке.

Любая булева формула, которая не является тождественно ложной, может быть представлена в СДНФ, к тому же единственным образом.

Видео:Пример сведения булевой функции к СДНФ и СКНФСкачать

Правила построения СДНФ по таблице истинности

Для каждого набора переменных, при котором функция равна 1, записывается произведение, причем переменные, которые имеют значение 0 берут с отрицанием.

Видео:A.2.15 Построение совершенных дизъюнктивной и конъюнктивной нормальных форм (СДНФ и СКНФ)Скачать

Примеры нахождения СКНФ и СДНФ

Записать логическую функцию по ее таблице истинности:

Решение:

Воспользуемся правилом построения СДНФ:

[Fleft(x_1, x_2, x_3right)=left(overlinewedge overlinewedge overlineright)vee left(overlinewedge overlinewedge x_3right)vee left(x_1wedge overlinewedge overlineright)vee left(x_1wedge overlinewedge x_3right)vee left(x_1wedge x_2wedge x_3right)]

Воспользуемся правилом построения СКНФ:

[Fleft(x_1, x_2, x_3right)=left(x_1vee overlinevee x_3right)wedge left(x_1vee overlinevee overlineright)wedge left(overlinevee overlinevee x_3right)]

Готовые работы на аналогичную тему

Функция задана таблицей истинности:

Представить эту функцию в виде СДНФ и СКНФ.

Решение:

Запишем логическую функцию в СДНФ. Для удобства решения добавим к таблице вспомогательный столбец.

Используя правило составления СДНФ не забываем вводить знак отрицания для переменных со значением 0. Инвертировать нулевые значения переменных обязательно, т.к. иначе они превратят значения конъюнкций в нули основной функции.

Полученные во вспомогательном столбце конъюнкции соединим знаком дизъюнкции и получим искомую логическую функцию в виде СДНФ:

[Fleft(x_1,x_2,x_3,x_4right)=left(overlinewedge overlinewedge zwedge fright)vee left(overlinewedge x_2wedge overlinewedge overlineright)vee left(overlinewedge x_2wedge x_3wedge x_4right)vee left(x_1wedge overlinewedge overlinewedge overlineright).]

Запишем логическую функцию в СКНФ.

Используя правило составления СКНФ не забываем вводить знак отрицания для переменных со значением 1. Инвертировать единичные значения переменных обязательно, т.к. иначе они превратят значения дизъюнкций в единицы основной функции.

Полученные во вспомогательном столбце дизъюнкции соединим знаком конъюнкции и получим искомую логическую функцию в виде СКНФ:

[Fleft(x_1,x_2,x_3,x_4right)=left(x_1vee x_2vee x_3vee x_4right)wedge left(x_1vee x_2vee x_3vee overlineright)wedge left(x_1vee x_2vee overlinevee x_4right)wedge left(x_1vee overlinevee x_3vee overlineright)wedge left(x_1vee overlinevee overlinevee x_4right)wedge left(overlinevee x_2vee x_3vee overlineright)wedge left(overlinevee x_2vee overlinevee x_4right)wedge left(overlinevee x_2vee overlinevee overlineright)wedge left(overlinevee overlinevee x_3vee x_4right)wedge left(overlinevee overlinevee x_3vee overlineright)wedge left(overlinevee overlinevee overlinevee x_4right)wedge left(overlinevee overlinevee overlinevee overlineright).]

Видео:Приведение булевой функции к ДНФСкачать

Упражнение № 8. Сокращенная дизъюнктивная нормальная форма для заданных вектором значений функций булевой алгебры

Для функций булевой алгебры (табл. 22), заданных вектором значений, запишите СДНФ (СКНФ), определите сокращенную дизъюнктивную нормальную форму (сокр. ДНФ). Реализуйте в PC WorX СДНФ (СКНФ) и сокр. ДНФ функции булевой алгебры F.

Вектор значений функции булевой алгебры

Функция булевой алгебры

Функция булевой алгебры

Функция булевой алгебры

Функция булевой алгебры

Проверьте составленную в PC WorX программу в режиме отладки.

Пример выполнения упражнения № 8

Рассмотрим вариант № 30. Таблица истинности, соответствующая функции булевой алгебры F = (01100100), представляет собой таблицу следующего вида (табл. 23).

Таблица истинности F = (01100100)

Для составления формулы в виде СДНФ для функции булевой алгебры, не соответствующей тождественно ложной (противоречию) булевой функции, необходимо выбрать выражения, соответствующие строкам, где функции булевой алгебры истинны, и соединить их операцией v, при этом если в какой-либо строке логическая переменная имеет ложное значение, то в соответствующем выражении она используется с инверсией (в табл. 24 показаны всевозможные «навешивания» инверсии над логическими переменными для построения СДНФ).

Таблица истинности для СДНФ

Составим СДНФ функции булевой алгебры F, заданной вектором значений (01100100): для этого обратим внимание, что эта функция истинна (содержит единицы) в строках под номерами 2, 3 и 6, поэтому выражения из таблицы 24 х Ay az, х Ay az и х Ay az соединяем операцией v:

Lx Л у A zІХ Л у A z I v ІХ А у A Z

Обозначим полученную СДНФ через F1.

Для составления формулы в виде СКНФ для функции булевой алгебры, не соответствующей тождественно истинной (тавтологии) булевой функции, необходимо выбрать выражения, соответствующие строкам, где функции булевой алгебры ложны, и соединить их операцией л, при этом если в какой-либо строке логическая переменная имеет истинное значение, то в соответствующем выражении она используется с инверсией (в табл. 25 показаны всевозможные выражения для построения СКНФ).

Таблица истинности для СКНФ

Составим СКНФ функции булевой алгебры F, заданной вектором значений (01100100): для этого обратим внимание, что эта функция ложна (содержит нули) в строках под номерами 1, 4, 5, 7 и 8, поэтому выражения из таблицы 25 х v у v z , х v у v z , xv у v z , x v у v z и x v у v z соединяем операцией л:

(х V у V z) л [х V у V z)a (х V у V z)a (х V у V z)a (х V у V z

Обозначим полученную СКНФ через F2.

Для построения сокращенной ДНФ, которую обозначим через F3, раскрываем скобки в СКНФ F2, начиная перемножение со скобок, которые отличаются всего одной переменной (например, z и z ).

Поменяв местами вторую и третью скобки и используя законы коммутативности, получим:

(х V у V z) Л (х V у V z) А (х V у V Zj А (х V у V ZJ А (х V у V Z

Перемножим первую и вторую скобки, а также четвертую и пятую скобки:

^ХХ V xy V xz v ух V уу V yz V ZX V zy V ZZJ A |X V у V Z л (xx v xy v xz. v yx v у у v yz v z.x v z.y V ZZ ) •

Воспользуемся законами идемпотентности и хх — 0.

Д v xy V xz v ух V у V yz V zx V zy v zІХ V у V z) A A (x V xy V xz v yx V у V yzv ZXV zyvO).

В первой скобке слагаемое у поглощает все слагаемые, содержащие у, а слагаемое z поглощает все слагаемые, содержащие z. В третьей скобке слагаемое х поглощает все слагаемые, содержащие х, а слагаемое у поглощает все слагаемые, содержащие у . Получим

(у v z) А (х V у V z) А (х V у).

Перемножим вторую и третью скобки:

(у V z) л (хх V ух V Z.X v xy V у у V zy).

Снова воспользуемся законами идемпотентности, дополнения и поглощения. Получим:

(у V z) А (о V ух V ZX V xy V у V zy) = (у v z) a (zX V у).

Перемножаем оставшиеся скобки:

(у V z)a(zX V у) = yz.X V Z.Z.X V у у V zy = У ZX V О V О V zy = yZXV zy ?

Получена сокращенная ДНФ F3 = xyz v yz функции булевой алгебры F.

На рис. 23 представлены примеры построения СДНФ F1, СКНФ F2 и сокр. ДНФ F3 для варианта задания № 30 из табл. 22.

Рис. 23. Тестовый пример булевой алгебры для упражнения № 8: а — СДНФ; б — СКНФ; в — сокр. ДНФ

Для проверки правильности реализации программ с выходными переменными Fl, F2 и F3 используем таблицу истинности (табл. 23): при предъявлении набора входов выходы со всех функций Fl, F2 и F3 будут одинаковые, например, набор (1,0, 1), соответствующий 6 строке таблицы истинности, имеет значение, равное 1, введя указанный набор на входы Fl, F2 и F3, получаем также 1. Аналогично проверяются оставшиеся наборы входов. Таким образом, можно сделать вывод о том, что правильно определена сокращенная ДНФ F3 и реализованы программы для СДНФ F1, СКНФ F2 и сокр. ДНФ F3.

Видео:СДНФ и СКНФСкачать

Построение таблицы истинности. СДНФ. СКНФ. Полином Жегалкина.

Онлайн калькулятор позволяет быстро строить таблицу истинности для произвольной булевой функции или её вектора, рассчитывать совершенную дизъюнктивную и совершенную конъюнктивную нормальные формы, находить представление функции в виде полинома Жегалкина, строить карту Карно и классифицировать функцию по классам Поста.

Калькулятор таблицы истинности, СКНФ, СДНФ, полинома Жегалкина

введите функцию или её вектор

Построено таблиц, форм:

Видео:Как преобразовать булеву функцию в СДНФ? Душкин объяснитСкачать

Как пользоваться калькулятором

1. Введите в поле логическую функцию (например, x1 ∨ x2) или её вектор (например, 10110101)
2. Укажите действия, которые необходимо выполнить с помощью переключателей
3. Укажите, требуется ли вывод решения переключателем «С решением»
4. Нажмите на кнопку «Построить»

Видео:Как преобразовать булеву функцию в СКНФ? Душкин объяснитСкачать

Видеоинструкция к калькулятору

Используемые символы

В качестве переменных используются буквы латинского и русского алфавитов (большие и маленькие), а также цифры, написанные после буквы (индекс переменной). Таким образом, именами переменных будут: a , x , a1 , B , X , X1 , Y1 , A123 и так далее.

Для записи логических операций можно использовать как обычные символы клавиатуры ( * , + , ! , ^ , -> , = ), так и символы, устоявшиеся в литературе ( ∧ , ∨ , ¬ , ⊕ , → , ≡ ). Если на вашей клавиатуре отсутствует нужный символ операции, то используйте клавиатуру калькулятора (если она не видна, нажмите «Показать клавиатуру»), в которой доступны как все логические операции, так и набор наиболее часто используемых переменных.

Для смены порядка выполнения операций используются круглые скобки ().

Обозначения логических операций

• И (AND): & • ∧ *
• ИЛИ (OR): ∨ +
• НЕ (NOT): ¬ !
• Исключающее ИЛИ (XOR): ⊕ ^
• Импликация: -> → =>
• Эквивалентность: =

Что умеет калькулятор

• Строить таблицу истинности по функции
• Строить таблицу истинности по двоичному вектору
• Строить совершенную конъюнктивную нормальную форму (СКНФ)
• Строить совершенную дизъюнктивную нормальную форму (СДНФ)
• Строить полином Жегалкина (методами Паскаля, треугольника, неопределённых коэффициентов)
• Определять принадлежность функции к каждому из пяти классов Поста
• Строить карту Карно
• Минимизировать ДНФ и КНФ
• Искать фиктивные переменные

Видео:СДНФ и СКНФ Табличный способСкачать

Что такое булева функция

Булева функция f(x₁, x₂, . x_n) — это любая функция от n переменных x₁, x₂, . x_n, в которой её аргументы принимают одно из двух значений: либо 0, либо 1, и сама функция принимает значения 0 или 1. То есть это правило, по которому произвольному набору нулей и единиц ставится в соответствие значение 0 или 1. Подробнее про булевы функции можно посмотреть на Википедии.

Видео:Построение СКНФСкачать

Что такое таблица истинности?

Таблица истинности — это таблица, описывающая логическую функцию, а именно отражающую все значения функции при всех возможных значениях её аргументов. Таблица состоит из n+1 столбцов и 2 n строк, где n — число используемых переменных. В первых n столбцах записываются всевозможные значения аргументов (переменных) функции, а в n+1-ом столбце записываются значения функции, которые она принимает на данном наборе аргументов.

Довольно часто встречается вариант таблицы, в которой число столбцов равно n + число используемых логических операций. В такой таблице также первые n столбцов заполнены наборами аргументов, а оставшиеся столбцы заполняются значениями подфункций, входящих в запись функции, что позволяет упростить расчёт конечного значения функции за счёт уже промежуточных вычислений.

Видео:Сведение булевой функции к СДНФ и СКНФСкачать

Логические операции

Логическая операция — операция над высказываниями, позволяющая составлять новые высказывания путём соединения более простых. В качестве основных операций обычно называют конъюнкцию (∧ или &), дизъюнкцию (∨ или |), импликацию (→), отрицание (¬), эквивалентность (=), исключающее ИЛИ (⊕).

Таблица истинности логических операций

Видео:Матлогика: значение функции, двойственная функция, СДНФ, СКНФСкачать

Как задать логическую функцию

Есть множество способов задать булеву функцию:

• таблица истинности
• характеристические множества
• вектор значений
• матрица Грея
• формулы

Рассмотрим некоторые из них:

Чтобы задать функцию через вектор значений необходимо записать вектор из 2 n нулей и единиц, где n — число аргументов, от которых зависит функция. Например, функцию двух аргументов можно задать так: 0001 (операция И), 0111 (операция ИЛИ).

Чтобы задать функцию в виде формулы, необходимо записать математическое выражение, состоящее из аргументов функции и логических операций. Например, можно задать такую функцию: a∧b ∨ b∧c ∨ a∧c

Видео:Переход от ДНФ к СДНФ, от КНФ к СКНФСкачать

Способы представления булевой функции

С помощью формул можно получать огромное количество разнообразных функций, причём с помощью разных формул можно получить одну и ту же функцию. Иногда бывает весьма полезно узнать, как построить ту или иную функцию, используя лишь небольшой набор заданных операций или используя как можно меньше произвольных операций. Рассмотрим основные способы задания булевых функций:

• Совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ)
• Совершенная конъюнктивная нормальная форма (СКНФ)
• Алгебраическая нормальная форма (АНФ, полином Жегалкина)

Совершенная дизъюнктивная нормальная форма (ДНФ)

Простая конъюнкция — это конъюнкция некоторого конечного набора переменных, или их отрицаний, причём каждая переменная встречается не более одного раза.
Дизъюнктивная нормальная форма (ДНФ) — это дизъюнкция простых конъюнкций.
Совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ) — ДНФ относительно некоторого заданного конечного набора переменных, в каждую конъюнкцию которой входят все переменные данного набора.

Например, ДНФ является функция ¬a bc ∨ ¬a ¬b c ∨ ac, но не является СДНФ, так как в последней конъюнкции отсутствует переменная b.

Совершенная конъюнктивная нормальная форма (КНФ)

Простая дизъюнкция — это дизъюнкция одной или нескольких переменных, или их отрицаний, причём каждая переменная входит в неё не более одного раза.
Конъюнктивная нормальная форма (КНФ) — это конъюнкция простых дизъюнкций.
Совершенная конъюнктивная нормальная форма (СКНФ) — КНФ относительно некоторого заданного конечного набора переменных, в каждую дизъюнкцию которой входят все переменные данного набора.

Например, КНФ является функция (a ∨ b) ∧ (a ∨ b ∨ c), но не является СДНФ, так как в первой дизъюнкции отсутствует переменная с.

Алгебраическая нормальная форма (АНФ, полином Жегалкина)

Алгебраическая нормальная форма, полином Жегалкина — это форма представления логической функции в виде полинома с коэффициентами вида 0 и 1, в котором в качестве произведения используется операция конъюнкции, а в качестве сложения — исключающее ИЛИ.

Примеры полиномов Жегалкина: 1, a, a⊕b, ab⊕a⊕b⊕1

Алгоритм построения СДНФ для булевой функции

1. Построить таблицу истинности для функции
2. Найти все наборы аргументов, на которых функция принимает значение 1
3. Выписать простые конъюнкции для каждого из наборов по следующему правилу: если в наборе переменная принимает значение 0, то она входит в конъюнкцию с отрицанием, а иначе без отрицания
4. Объединить все простые конъюнкции с помощью дизъюнкции

Алгоритм построения СКНФ для булевой функции

1. Построить таблицу истинности для функции
2. Найти все наборы аргументов, на которых функция принимает значение 0
3. Выписать простые дизъюнкции для каждого из наборов по следующему правилу: если в наборе переменная принимает значение 1, то она входит в дизъюнкцию с отрицанием, а иначе без отрицания
4. Объединить все простые дизъюнкции с помощью конъюнкции

Алгоритм построения полинома Жегалкина булевой функции

Есть несколько методов построения полинома Жегалкина, в данной статье рассмотрим наиболее удобный и простой из всех.

1. Построить таблицу истинности для функции
2. Добавить новый столбец к таблице истинности и записать в 1, 3, 5. ячейки значения из тех же строк предыдущего столбца таблицы истинности, а к значениям в строках 2, 4, 6. прибавить по модулю два значения из соответственно 1, 3, 5. строк.
3. Добавить новый столбец к таблице истинности и переписать в новый столбец значения 1, 2, 5, 6, 9, 10. строк, а к 3, 4, 7, 8, 11, 12. строкам аналогично предыдущему пункту прибавить переписанные значения.
4. Повторить действия каждый раз увеличивая в два раза количество переносимых и складываемых элементов до тех пор, пока длина не станет равна числу строк таблицы.
5. Выписать булевы наборы, на которых значение последнего столбца равно единице
6. Записать вместо единиц в наборах имена переменных, соответствующие набору (для нулевого набора записать единицу) и объединить их с помощью операции исключающего ИЛИ.

Видео:Нормальные формы ДНФ, КНФ, СДНФ, СКНФСкачать

Примеры построения различных представлений логических функций

Построим совершенные дизъюнктивную и дизъюнктивную нормальные формы, а также полином Жегалкина для функции трёх переменных F = ¬a b∨ ¬b c∨ca

1. Построим таблицу истинности для функции

Построение совершенной дизъюнктивной нормальной формы:

Найдём наборы, на которых функция принимает истинное значение:

В соответствие найденным наборам поставим элементарные конъюнкции по всем переменным, причём если переменная в наборе принимает значение 0, то она будет записана с отрицанием:

Объединим конъюнкции с помощью дизъюнкции и получим совершенную дизъюнктивную нормальную форму:

Построение совершенной конъюнктивной нормальной формы:

Найдём наборы, на которых функция принимает ложное значение:

В соответствие найденным наборам поставим элементарные дизъюнкции по всем переменным, причём если переменная в наборе принимает значение 1, то она будет записана с отрицанием:

Объединим дизъюнкции с помощью конъюнкции и получим совершенную конъюнктивную нормальную форму:

Построение полинома Жегалкина:

Добавим новый столбец к таблице истинности и запишем в 1, 3, 5 и 7 строки значения из тех же строк предыдущего столбца таблицы истинности, а значения в строках 2, 4, 6 и 8 сложим по модулю два со значениями из соответственно 1, 3, 5 и 7 строк:

Добавим новый столбец к таблице истинности и запишем в 1 и 2, 5 и 6 строки значения из тех же строк предыдущего столбца таблицы истинности, а значения в строках 3 и 4, 7 и 8 сложим по модулю два со значениями из соответственно 1 и 2, 5 и 6 строк:

Добавим новый столбец к таблице истинности и запишем в 1 2, 3 и 4 строки значения из тех же строк предыдущего столбца таблицы истинности, а значения в строках 5, 6, 7 и 8 сложим по модулю два со значениями из соответственно 1, 2, 3 и 4 строк:

Окончательно получим такую таблицу:

Выпишем наборы, на которых получившийся вектор принимает единичное значение и запишем вместо единиц в наборах имена переменных, соответствующие набору (для нулевого набора следует записать единицу):

Объединяя полученные конъюнкции с помощью операции исключающего или, получим полином Жегалкина: c⊕b⊕bc⊕ab⊕abc

Programforyou — это сообщество, в котором Вы можете подтянуть свои знания по программированию, узнать, как эффективно решать те или иные задачи, а также воспользоваться нашими онлайн сервисами.

📸 Видео

Построение СДНФСкачать

Дискретная математика. ДНФСкачать

Самый короткий тест на интеллект Задача Массачусетского профессораСкачать

СДНФ и СКНФ Аналитический способ приведенияСкачать

Что такое конъюнктивная и дизъюнктивная нормальные формы? Душкин объяснитСкачать

Лекция по дискретной математике №4. Принцип двойственности. СДНФ, СКНФ. Полином Жигалкина.Скачать