Рассмотрим практическое применение изложенного материала.

Перечень базисов.

1. - базис Пирса (элемент Вебба);

2. - базис Шеффера;

3. - коипликация, эквиваленция;

4. - импликативный базис;

5. - импликация, коимпликация;

6. - импликация, сложение по модулю 2;

7. - коимпликативный базис;

8. - импликативный базис;

9. - конъюнктивный базис Буля;

10. - дизъюнктивный базис Буля;

11. - коимпликативный базис (коимпликация, константа 1);

12. - эквиваленция, конъюнкция, константа 0;

13. - эквиваленция, дизъюнкция, константа 0;

14. - сложение по модулю 2, конъюнкция, эквиваленция;

15. - сложение по модулю 2, дизъюнкция, эквиваленция;

16. - базис Жегалкина;

17. - сложение по модулю 2, дизъюнкция, константа 1.

Базис минимальный, если удаление хотя бы одной функции превращает систему ФАЛ в неполную.

Проблема простейшего представления логических функций сводится к выбору не только базиса, но и формы наиболее экономного представления этих функций.

Если сравнить в смысле минимальности различные формы представлений ФАЛ, то станет ясно, что нормальные формы экономичнее совершенных нормальных форм, но с другой стороны, нормальные формы не дают однозначного представления.

Минимальная (тупиковая) форма представления ФАЛ содержит минимальное количество термов и переменных в термах , дальнейшие упрощения минимальной формы не возможны.

Дисциплина «Методы логического проектирования»рассматривает теоретические аспекты минимизации логических функций. Методов минимизации несколько. Перечислим основные: Метод неопределённых коэффициентов для базиса И- ИЛИ - НЕ, метод Квайна, метод минимизирующих карт и т.д. Подробно каждый из методов рассмотрен в пособии А.Я. Савельева «Основы информатики».

Упрощение сложных логических выражений может быть осуществлено по основным законам и аксиомам, изложенным выше.

Пример.

Пусть задана логическая функция с помощью таблицы истинности:F(a,b,c) = A916.

Представить её в базисе Жегалкина, используя не более 4 - х элементов.

Решение.

A B c F  
*
 
*
 
*
 
 
*

Построим СДНФ для заданной функции.

Так как задан базис Жегалкина, целесообразно элементарные минтермы соединить операцией сложение по модулю 2.

СДНФ: a b c ⊕ ab c ⊕ a b c ⊕ abc.

Упростим полученную формулу:

a b c ⊕ ab c ⊕ a b c ⊕ abc = a c(b ⊕ b) ⊕ a (b c ⊕ bc) = a c ⊕ a(b~c) = a c ⊕ a(b ⊕ c) = a c ⊕ ab ⊕ a c = c(a⊕ a) ⊕ ab = c ⊕ ab =

c ⊕ ab⊕1.

 

 

Рассмотрим практическое применение изложенного материала.

 

Задача 1. На вопрос, кто из трех студентов изучал логику, был получен следующий ответ: если изучал первый, то изучал и второй, но неверно, что если изучал третий, то изучал логику и второй. Кто из студентов изучал логику?

Решение.

Обозначим через В1, В2, В3 высказывания, состоящие в том, что соответственно первый, второй, третий студенты изучали логику. Из условия задачи следует истинность высказывания:

1 → В2) & ( )

Так как В1 → В2 = 1 + В2 и = В3 & 2, получаем следующее выражение:

( 1 & В2) (В3 2) = 1 2 В3 & В2 2 В3 = 1 2 В3

Из полученного выражения следует, что логику изучал третий студент.

Задача 2. Алеша, Боря и Гриша нашли в земле сосуд. Рассматривая находку, каждый высказал по два предложения:

Алеша: это сосуд греческий и изготовлен в 5-ом веке.

Боря: это сосуд финикийский и изготовлен в 3-ем веке.

Гриша: это сосуд не греческий и изготовлен в 4-ом веке.

Каждый из них оказался прав только в одном из предположений. Где и в каком веке изготовлен сосуд?

Решение.

Примем следующие обозначения:

G – сосуд греческий;

F – сосуд финикийский;

V3 – сосуд изготовлен в 3-ем веке;

V4 – сосуд изготовлен в 4-ом веке;

V5 – сосуд изготовлен в 5-ом веке;

Формализуем условие задачи, используя приведенные выражения:

Высказывание Алеши G 5 ˅ V5 = 1.

Высказывание Бори F 3˅ V3 = 1.

Высказывание Гриши 4 ˅ G V4 =1 (так как каждый был прав только в одном предположении из двух)

Полученные высказывания логически перемножаем (так как высказывался Алеша, Боря и Гриша), результат должен быть равен 1, т.е.

(G 5 ˅ V5) (F 3 ˅ V3) ( 4 ˅ G V4)

Выполним умножение по действиям:

1) (G 5 ˅ V5) (F 3 ˅ V3) = G 5 F 3 ˅ G 5 V3 ˅ V5 F 3 ˅ V5 V3;

Конъюнкция G 5 F 3 = 0, т.к. не могут быть одновременно две страны.

Конъюнкция V5 V3 = 0, т.к. не могут быть одновременно 3-й и 5-й века.

В итоге получаем после умножения первых двух скобок: G 5 V3 ˅ V5 F 3

2) (G 5 V3 ˅ V5 F 3) ( 4 + G V4) = G 5 V3 4 + V5 F 3 G V4 +

+ V5 F 3 4 + G 5 V3 G V4 = 1

Конъюнкции: G 5 V3 4, G 5 V3 G V4, V5 F 3 G V4 равны нулю.

В итоге получаем: V5 F 3 4 = F 3 4 V5 = 1, т.е. сосуд финикийский, изготовлен в 5-ом веке.

Если обратить внимание на то, что первое и второе высказывание можно записать используя операцию сложение по модулю 2, а третье высказывание – это эквиваленция, мы приходим к более простым формулам и преобразованиям:

(G ⊕ V5) (F ⊕ V3) (G ~ V4) = (G ⊕ V5) (F ⊕ V3) ( ⊕ V4) = 1

Упростим данное выражение:

(G ⊕ V5) (F ⊕ V3) = G F ⊕ G V3 ⊕ F V5 ⊕ V5 V3

Конъюнкции G F и V5 V3 равны нулю.

(G V3 ⊕ F V5) ( ⊕ V4) = G V3 ⊕ G V3 V4 ⊕ F V5 ⊕ F V5 V4 = 1

Конъюнкции G V3 , G V3 V4, F V5 V4 равны нулю, следовательно остается конъюнкция F V5 , т.е. сосуд финикийский, 5-й век.