КНФ — различия между версиями

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск
Строка 2: Строка 2:
 
{{Определение
 
{{Определение
 
|definition =
 
|definition =
Простой дизъюнкцией или дизъюнктом называется дизъюнкция одной или нескольких переменных или их отрицаний, причём каждая переменная встречается не более одного раза.
+
'''Простой дизъюнкцией''' (англ. ''inclusive disjunction'') или '''дизъюнктом''' (англ. ''disjunct'') называется дизъюнкция одной или нескольких переменных или их отрицаний, причём каждая переменная встречается не более одного раза.
 
}}
 
}}
 
Простая дизъюнкция
 
Простая дизъюнкция
Строка 53: Строка 53:
 
|+
 
|+
 
|-align="center" bgcolor=#EEEEFF
 
|-align="center" bgcolor=#EEEEFF
| x || y || z || <tex> \langle x,y,z \rangle </tex>
+
| '''x''' || '''y''' || '''z''' || <tex> \langle x,y,z \rangle </tex>
 
|-align="center" bgcolor=#F0F0F0
 
|-align="center" bgcolor=#F0F0F0
 
! 0 || 0 || 0 || 0
 
! 0 || 0 || 0 || 0
Строка 77: Строка 77:
 
|+
 
|+
 
|-align="center" bgcolor=#EEEEFF
 
|-align="center" bgcolor=#EEEEFF
| x || y || z || <tex> \langle x,y,z \rangle </tex> ||  
+
| '''x''' || '''y''' || '''z''' || <tex> \langle x,y,z \rangle </tex> ||  
 
|-align="center" bgcolor=#F0F0F0
 
|-align="center" bgcolor=#F0F0F0
 
! 0 || 0 || 0 || 0 || <tex>( x \lor y \lor z)</tex>
 
! 0 || 0 || 0 || 0 || <tex>( x \lor y \lor z)</tex>

Версия 21:17, 29 ноября 2014

КНФ

Определение:
Простой дизъюнкцией (англ. inclusive disjunction) или дизъюнктом (англ. disjunct) называется дизъюнкция одной или нескольких переменных или их отрицаний, причём каждая переменная встречается не более одного раза.

Простая дизъюнкция

  • полная, если в неё каждая переменная (или её отрицание) входит ровно один раз;
  • монотонная, если она не содержит отрицаний переменных.


Определение:
Конъюнктивная нормальная форма, КНФ (англ. conjunctive normal form, CNF) — нормальная форма, в которой булева функция имеет вид конъюнкции нескольких простых дизъюнктов.

Пример КНФ: [math]f(x,y) = (x \lor y) \land (y \lor \neg{z})[/math]

СКНФ

Определение:
Совершенная конъюнктивная нормальная форма, СКНФ (англ. perfect conjunctive normal form, PCNF) — это такая КНФ, которая удовлетворяет условиям:
  • в ней нет одинаковых простых дизъюнкций
  • каждая простая дизъюнкция полная

Пример СКНФ: [math]f(x,y,z) = (x \lor \neg{y} \lor z) \land (x\lor y \lor \neg{z})[/math]


Теорема:
Для любой булевой функции [math]f(\vec{x})[/math], не равной тождественной единице, существует СКНФ, ее задающая.
Доказательство:
[math]\triangleright[/math]

Поскольку инверсия функции [math]\neg{f}(\vec x)[/math] равна единице на тех наборах, на которых [math]f(\vec x)[/math] равна нулю, то СДНФ для [math]\neg{f}(\vec x)[/math] можно записать следующим образом: [math]\neg{f}(\vec x) = \bigvee\limits_{f(x^{\sigma_{1}}, x^{\sigma_{2}}, ... ,x^{\sigma_{n}}) = 0} (x_{1}^{\sigma_{1}} \wedge x_{2}^{\sigma_{2}} \wedge ... \wedge x_{n}^{\sigma_{n}}) [/math], где [math] \sigma_{i} [/math] обозначает наличие или отсутствие отрицание при [math] x_{i} [/math]

Найдём инверсию левой и правой части выражения: [math] f(\vec x) = \neg ({\bigvee\limits_{f(x^{\sigma_{1}}, x^{\sigma_{2}}, ... ,x^{\sigma_{n}}) = 0} (x_{1}^{\sigma_{1}} \wedge x_{2}^{\sigma_{2}} \wedge ... \wedge x_{n}^{\sigma_{n}})}) [/math]

Применяя дважды к полученному в правой части выражению правило де Моргана, получаем: [math] f(\vec x) = \bigwedge\limits_{f(x^{\sigma_{1}}, x^{\sigma_{2}}, ... ,x^{\sigma_{n}}) = 0} (\neg{x_{1}^{\sigma_{1}}} \vee \neg{x_{2}^{\sigma_{2}}} \vee ... \vee \neg{x_{n}^{\sigma_{n}}} ) [/math]

Последнее выражение и является СКНФ. Так как СКНФ получена из СДНФ, которая может быть посторена для любой функции, не равной тождественному нулю, то теорема доказана.
[math]\triangleleft[/math]

Алгоритм построения СКНФ по таблице истинности

  1. В таблице истинности отмечаем те наборы переменных, на которых значение функции равно [math]0[/math].
  2. Для каждого отмеченного набора записываем дизъюнкцию всех переменных по следующему правилу: если значение некоторой переменной есть [math]0[/math], то в дизъюнкцию включаем саму переменную, иначе ее отрицание.
  3. Все полученные дизъюнкции связываем операциями конъюнкции.

Пример построения СКНФ для медианы

1. В таблице истинности отмечаем те наборы переменных, на которых значение функции равно [math]0[/math].

x y z [math] \langle x,y,z \rangle [/math]
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1

2. Для каждого отмеченного набора записываем конъюнкцию всех переменных по следующему правилу : если значение некоторой переменной есть [math]0[/math], то в дизъюнкцию включаем саму переменную, иначе ее отрицание.

x y z [math] \langle x,y,z \rangle [/math]
0 0 0 0 [math]( x \lor y \lor z)[/math]
0 0 1 0 [math]( x \lor y \lor \neg{z})[/math]
0 1 0 0 [math](x \lor \neg{y} \lor z)[/math]
0 1 1 1
1 0 0 0 [math](\neg{x} \lor y \lor z)[/math]
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1

3. Все полученные дизъюнкции связываем операциями конъюнкции.

[math] \langle x,y,z \rangle = ( x \lor y \lor z) \land (\neg{x} \lor y \lor z) \land (x \lor \neg{y} \lor z) \land ( x \lor y \lor \neg{z})[/math]

Примеры СКНФ для некоторых функций

Стрелка Пирса: [math] x \downarrow y = (\neg{x} \lor {y}) \land ({x} \lor \neg {y}) \land (\neg {x} \lor \neg {y}) [/math]

Исключающее или: [math] x \oplus y \oplus z = (\neg {x} \lor \neg {y} \lor z) \land (\neg {x} \lor y \lor \neg {z}) \land (x \lor \neg {y} \lor \neg {z}) \land (x \lor y \lor z)[/math]

Источники информации