Сднф и скнф что это

Совершенные нормальные формы СДНФ, СКНФ

Определение. СДНФ (совершенная ДНФ) – это такая ДНФ, в которой каждая элементарная конъюнкция содержит все элементарные высказывания, либо их отрицания по одному разу, элементарные конъюнкции не повторяются.

Определение. СКНФ (совершенная КНФ) – это такая КНФ, в которой каждая элементарная дизъюнкция содержит все элементарные высказывания, либо их отрицания по одному разу, элементарные дизъюнкции не повторяются.

Каждая формула имеет одну единственную СДНФ и одну единственную СКНФ. Тавтология не имеет СКНФ, а противоречие – СДНФ.

Как известно, каждая формула логики высказываний представляет некоторую булеву функцию. Возникает обратный вопрос: можно ли всякую булеву функцию представить некоторой формулой логики высказываний? Можно указать алгоритм, который позволяет по таблице истинности произвольной булевой функции от любого числа переменных построить некоторую формулу логики высказываний в СДНФ.

Если рассматривать произвольную функцию, то необходимо выделить все наборы переменных, для которых функция принимает значение 1 и каждому набору поставить в соответствие конъюнкцию переменных и их отрицаний. Рассматриваемая функция будет представлена дизъюнкцией этих конъюнкций.

Таким образом, установлена процедура, которая позволяет для всякой булевой функции записать соответствующую ей формулу.

Также для построения СДНФ и СКНФ используется семантическое дерево.

ПРИМЕР. Построить СДНФ и СКНФ функции заданной своим семантическим деревом.

Так как СДНФ сохраняет 1, то будем рассматривать листы на которых изображены 1. Листья просматриваются слева направо.

Путь от корня дерева к первому листу с единицей определяет конституенту единицы , это соответствует значению функции F(0,1,c). Путь от корня дерева ко второму листу с единицей определяет конституенту единицы . Путь от корня дерева к третьему листу с единицей определяет конституенту единицы . Путь от корня дерева к четвертому листу с единицей определяет конституенту единицы .

Дизъюнкция конституент единицы образует СДНФ .

Для того чтобы построить СКНФ будет рассматривать листья на которых изображен 0, так как СКНФ сохраняет 0, Снова просматривает листья слева направо. Путь от корня дерева к первому листу с нулем определяет конституенту нуля Путь от корня дерева ко второму листу с нулем определяет конституенту нуля Путь от корня дерева к третьему листу с нулем определяет конституенту нуля Путь от корня дерева к четвертому листу с нулем определяет конституенту нуля .

Конъюнкция конституент нуля образует СКНФ

Полином Жегалкина

Пусть M – некоторое произвольное подмножество булевого куба , , – номер вектора , – его вес, – номера отличных от нуля координат вектора .

Определение. Формула вида , (4.1)

где суммирование ведется по модулю два, а коэффициенты равны либо 0, либо 1, называется полиномом Жегалкина от n переменных.

Если суммирование в формуле (4.1) ведется по всем булевым векторам длины n, слагаемые идут в порядке возрастания номеров булевых векторов и , то говорят, что полином Жегалкина записан в канонической форме.

Теорема 4.3.Каждая булева функция от n переменных может быть реализована в виде канонического полинома Жегалкина от n переменных, причем единственным образом.

Например, полином Жегалкина от двух переменных в канонической форме запишется так: .

Для представления булевой функции в форме полинома Жегалкина воспользуемся треугольником Паскаля.

ПРИМЕР. Построим полином Жегалкина для функции f = (10011110).

Полином Жегалкина можно получить с помощью треугольника Паскаля по единицам его левой стороны по таблице следующим образом Верхняя сторона треугольника есть функция f. Любой другой элемент треугольника есть сумма по модулю для двух соседних элементов предыдущей строки. Левая сторона треугольника для функции f содержит шесть единиц. Многочлен Жегалкина будет содержать шесть слагаемых. Первая единица треугольника соответствует набору (000). Первое слагаемое многочлена есть 1. Третья снизу единица в левой стороне треугольника соответствует набору (101). В качестве слагаемого многочлена берем x₁x₃. Аналогично для других единиц треугольника. Слева от наборов показаны слагаемые многочлена Жегалкина.

Тогда

Источник

Сднф и скнф что это

СДНФ и СКНФ

Нормальная форма логической функции – если логическая функция представлена дизъюнкцией, конъюнкцией и инверсией.

Ранг элементарной конъюнкции или дизъюнкции — это число аргументов ее образующих.

Пример:

Элементарная конъюнкция третьего порядка.

Элементарная дизъюнкция второго порядка.

Конъюнктивная нормальная форма (КНФ) содержит элементарные дизъюнкции, связанные между собой операциями конъюнкции.

Пример:

Дизъюнктивная нормальная форма (ДНФ) содержит элементарные конъюнкции, связанные между собой операциями дизъюнкции.

Совершенная конъюнктивная нормальная форма (СКНФ):

Совершенная дизъюнктивная нормальная форма (СДНФ)

Убедиться, является ли данная формула ДНФ, КНФ, СДНФ или СКНФ:

а) Данная формула является КНФ (конъюнкция элементарных дизъюнкций), но не СКНФ, так как элементарные дизъюнкции не являются полными.

б) Формула не является ДНФ, так как последняя конъюнкция не является элементарной. Но формулу можно с помощью закона Де Моргана преобразовать к равносильному виду который является ДНФ, но не СДНФ (не все элементарные конъюнкции полны).

в) Формула не является ни ДНФ, ни КНФ, поскольку содержит импликацию.

г) СДНФ, состоящая из одной элементарной полной конъюнкции; либо КНФ, но не СКНФ, так как состоит из трех элементарных неполных дизъюнкций.

Алгоритм образования СКНФ и СДНФ по таблице истинности

1. Выделить в таблице истинности все строки, в которых функция принимает значения 0.

2. Для каждого выбранного набора записать элементарные дизъюнкции, содержащие переменные:

а) если значение переменной равно 0, то записывается сама переменная,

б) если значение переменной равно 1, то записывается инверсия этой переменной

3. Соединить элементарные дизъюнкции знаком конъюнкции.

Алгоритм образования СКНФ и СДНФ по таблице истинности

1. Выделить в таблице истинности все строки, в которых функция принимает значения 1.

2. Для каждого выбранного набора записать элементарные конъюнкции, содержащие переменные:

а) если значение переменной равно 0, то записывается инверсия этой переменной,

б) если значение переменной равно 1, то записывается сама переменная.

3. Соединить элементарные конъюнкции знаком дизъюнкции.

Источник

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:

Как пользоваться калькулятором

Видеоинструкция к калькулятору

Используемые символы

Для смены порядка выполнения операций используются круглые скобки ().

Обозначения логических операций

Что умеет калькулятор

Что такое булева функция

Что такое таблица истинности?

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.

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

Как задать логическую функцию

Есть множество способов задать булеву функцию:

Рассмотрим некоторые из них:

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

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 (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

Алгоритм построения СКНФ для булевой функции

Алгоритм построения полинома Жегалкина булевой функции

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

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: < 0, 0, 1 > < 0, 1, 0 > < 0, 1, 1 > < 1, 0, 1 >

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: < 0, 0, 0 > < 1, 0, 0 >

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.

Источник