- •Ф.К. Алиев, и.А. Юров
- •Введение
- •Основные способы задания двоичных функций
- •1.1. Табличный способ задания
- •1.2. Геометрический способ задания
- •1.3. Задание двоичных функций формулами
- •Основные способы задания двоичных функций (продолжение)
- •2.1. Нормальные формы двоичных функций
- •2.3. Теорема о разложении в ряд Фурье
- •2.2. Многочлен Жегалкина и действительный многочлен двоичной функции
- •Полнота и замкнутость. Критерий полноты системы. Функционально полные системы. Замкнутые классы булевых функций
- •3.1. Полнота и замкнутость. Функционально полные системы
- •3.2. Замкнутые классы булевых функций
- •3.3. Критерий полноты системы булевых функций
- •4.1. Псевдобулевы функции
- •4.2. Функции k-значной логики
- •5.1 Минимизация двоичных функции
- •5.2. Геометрическая интерпретация минимизации днф
- •6.1. Метод Квайна — Мак-Класки нахождения сокращённой днф двоичной функции
- •6.2. Метод нахождения тупиковых днф
- •6.3. Метод Петрика нахождения тупиковых днф
- •Алгебраические системы
- •7.1. Алгебраические системы. Булевы алгебры
- •7.2. Изоморфизм алгебраических систем
- •Алгебры высказываний. Предикаты и операции над ними
- •8.1. Основные логические операции и их свойства
- •8.2. Предикаты и операции над ними
- •Исчисление предикатов
- •9.1. Общее понятие о логическом исчислении
- •9.2. Формулы алгебры предикатов
- •9.3. Равносильность формул. Основные отношения равносильности
- •9.4. Использование равносильностей для упрощения формул
- •9.5. Построение исчисления предикатов
- •9.6. Выводимость и доказуемость формул
- •9.7. Семантика исчисления предикатов
- •Понятие о теории моделей
- •Элементы теории алгоритмов
- •11.1. Основные требования к алгоритмам
- •11.2. Машина Тьюринга и функции, вычислимые по Тьюрингу
- •11.3. Машины произвольного доступа и вычислимые функции
- •Частично рекурсивные функции и их вычислимость
- •Вычислимость суперпозиции
- •Вычислимость рекурсии
- •Вычислимость минимизации
- •Нумерация наборов чисел и слов
- •Нормальные алгоритмы
- •Нумерация алгоритмов
- •1. Нумерация машин Тьюринга
- •2. Нумерация мпд-программ
- •Универсальные функции
- •Алгоритмически неразрешимые проблемы
- •16.1. Алгоритмически неразрешимые проблемы
- •16.2. Примечательные алгоритмически неразрешимые проблемы
- •Характеристики сложности вычислений
- •Характеристика сложности вычислительных задач
- •18.1. Классы сложности p и np и их взаимосвязь
- •18.3. Основные np-полные задачи. Сильная np-полнота
- •Список Литературы
3.3. Критерий полноты системы булевых функций
Теорема
3.27. Система
булевых функций
полна тогда и только тогда, когда она
содержит хотя бы по одной функции каждого
из следующих классов:
,
,
,
,![]()
(без доказательства).
Пример
3.28. Пусть
функция
задана табл.3.3.
Таблица 3.3
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
0 |
Показать,
что
—
шефферова функция, т.е.
—
полная система, т.е.
.
Выразить
и
формулами надК.
Решение:
![]()
![]()
,
но
не![]()
.
Чтобы
выяснить вопрос о принадлежности
классу
,
представим
многочленом Жегалкина:

Итак,
все условия теоремы 3.27 выполнены.
Следовательно
—
полная система, т.е.
—
шефферова функция.
Теперь
решим вторую часть примера. Так как
,
то очевидно
,
.
Л е к ц и я 4
4.1. Псевдобулевы функции
Пусть
Р —
произвольное поле. Элементы
будем рассматривать как нуль и единицу
поля
.
Определение
4.1. Псевдобулевой
функцией от
переменных, или
-местной
псевдобулевой функцией, над полемР
при
называется любое отображение
вР.
Нуль-местными псевдобулевыми функциями
над Р
называются все элементы поля Р.
Множество
всех пседобулевых функций от
переменных над полемР
обозначим через
.
В частности, при
класс
совпадает с классом булевых функций
.
В других случаях эти классы различны,
и если условиться псевдобулеву функцию
со значением из
считать булевой, то
.
Множество функций
относительно естественным образом
определяемых операций сложения функций
и умножения функций на элементы изР
образуют линейное пространство над
полем Р.
Рассмотрим систему функций:
, (4.1)
где
—
символ Кронекера, т.е.
Утверждение
4.2. Система
функций (4.1) является базисом пространства
.
Доказательство.
Очевидно, что система (4.1) — линейно
независимая система. Далее пусть
—
произвольная функция из
.
Тогда очевидно, что
. (4.2)
Отсюда
следует, что (4.1) — базис пространства
.![]()
Замечание
4.3. Если
,
то
—
булева функция и разложение (4.2) функции
совпадает с разложением, полученным
заменой в её СДНФ операции
на
.
Замечание
4.4. Если
,
то система функций
(4.3)
является
базисом пространства
.
Это следует из теоремы 2.15 об однозначном
представлении булевых функций многочленами
Жегалкина. В этом случае представление
функции многочленом Жегалкина есть
(4.3).
Замечание
4.5. Представление
булевых функций через базисы пространства
сопряжено со многими трудностями. Вот
две из них:
непростым
является вопрос об описании базисов
пространства
;
если даже имеется система функций, являющаяся базисом пространства, то в общем случае сложным является вопрос о нахождении коэффициентов в разложении булевой функции по указанному базису.
Замечание
4.6. В решении
вопроса об описании базисов пространства
иногда оказывается полезным переход
от пространства
к пространству
векторов-столбцов длины
над полемР.
Сопоставим каждой функции
вектор столбец значений
этой функции. В итоге получаем отображение
пространства
в пространство
.
Нетрудно видеть, что
есть изоморфизм пространств, а поэтому
система функций
является базисом пространства
тогда и только тогда, когда матрица
является невырожденной.
