- •Дискретная математика
- •Минск 2015
- •1.1. Определения
- •1.2. Способы задания множеств
- •1.3. Операции над множествами
- •Рис. 1.1. Операции над множествами
- •2.1. Декартово произведение
- •2.3. Операции над бинарными отношениями
- •3.2. Графическое представление бинарного отношения
- •3.1. Абстрактный граф
- •Рис. 3.3. Представление композиции отношений: а) отношения R и S;
- •3.3. Матричные представления графа
- •4.1. Отношение изоморфизма
- •5.1. Цикломатическое число графа
- •6.1. Доминирующие множества графа
- •6.2. Независимые множества графа
- •7.1. Постановка задачи
- •8.1. Эйлеровы цепи и циклы
- •Рис. 8.3. Граф со взвешенными ребрами и выделенным кратчайшим путем
- •9.1. Определения
- •Рис. 9.1. Плоский граф
- •Рис. 9.2. Максимальный планарный граф
- •Рис. 9.3. Простейшие непланарные графы
- •10.1. Задачи подсчета
- •11.1. Постановка задачи
- •12.1. Способы задания булевой функции
- •Нормальные формы
- •14.1. Булев гиперкуб
- •Рис.14.1. Графическое представление булева пространства: а) одномерное; б) двумерное; в) трехмерное; г) четырехмерное
- •14.2. Представление булевых функций на гиперкубе
- •Рис.14.2. Трехмерный гиперкуб с заданной на нем булевой функцией
- •Рис.14.3. Графическое представление некоторых формул булевой алгебры: а) простое склеивание; б) простое поглощение; в) обобщенное склеивание
- •14.3. Развертка гиперкуба на плоскости. Карта Карно
- •Рис. 14.6. Зоны симметрии карты Карно
- •15.1. Функциональная полнота
- •15.2. Реализация булевых функций комбинационными схемами
- •16.1. Отношения на множестве троичных векторов. Операции над троичными векторами. Эквивалентность матриц
- •16.2. Эквивалентность матриц
- •16.3. Анализ троичной матрицы на вырожденность
- •17.1. Удаление избыточных элементарных конъюнкций
- •17.2. Удаление избыточных литералов
- •18.1. Метод Квайна-МакКласки
- •18.2. Метод Блейка-Порецкого
- •19.1. Постановка задачи
- •19.2. Применение метода Квайна-МакКласки
- •19.3. Минимизация слабо определенной функции
- •19.4. Расширение интервалов
- •20.1. Минимизация системы ДНФ
- •20.2. Минимизация системы слабо определенных булевых функций
- •21.1. Двухблочная разделительная декомпозиция
- •У т в е р ж д е н и е 21.3. Булева функция f (x) допускает параллельную разделительную декомпозицию вида (21.1) тогда и только тогда, когда она допускает двухблочные разделительные декомпозиции вида
- •21.4. Неразделительная декомпозиция
- •21.5. Декомпозиция систем булевых функций
- •22.1. Автомат с памятью
- •22.2. Представления автомата
- •22.3. Связь между моделями Мили и Мура
- •22.4. Автомат с абстрактным состоянием. Булев автомат
- •23.1. Эквивалентность состояний. Постановка задачи минимизации
- •23.2. Установление эквивалентности состояний
- •24.1. Отношение реализации. Постановка задачи минимизации
- •24.2. Совместимость состояний
- •24.3. Нахождение минимальной правильной группировки
- •Таблица 24.7
- •Таблица 24.9
- •Рис. 24.2. Дерево поиска минимальной правильной группировки
- •25.1. Задача кодирования состояний
- •25.2. Метод «желательных соседств»
- •26.1. Явление состязаний элементов памяти
- •26.2. Условие отсутствия опасных состязаний
- •26.3. Минимизация длины кода
- •26.4. Рассмотрение K-множеств
- •Литература
- •Матрица булева 15
- •Ядро 11
У т в е р ж д е н и е 21.3. Булева функция f (x) допускает параллельную разделительную декомпозицию вида (21.1) тогда и только тогда, когда она допускает двухблочные разделительные декомпозиции вида
f (x) = ϕ1(g1(z1), z2, … , zm); f (х) = ϕ2(z1, g2(z2), … , zm);
…
f (x) = ϕт(z1, z2, … , gm(zm)).
Пусть функция f (x) задана с помощью табл. 21.9. Эта таблица является картой декомпозиции для разбиения ({x1, x2, x3}, {x4, x5, x6}). Среди ее строк имеется только два различных значения, следовательно, заданная функция допускает декомпозицию вида
f(х) = ϕ1(g1(x1, x2, x3), x4, x5, x6),
аесли строки заменить одноименными столбцами, то убедимся, что существует суперпозиция
f(х) = ϕ2(x1, x2, x3, g2(x4, x5, x6)).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 21.9 |
|||
|
|
|
Задание функции f (х) |
|
|
|
|
|
|||||
х1х2х3 |
х4х5х6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 0 |
0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 |
|
|||||||||||
0 0 0 |
1 |
|
0 |
|
1 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
|
0 |
|
0 0 1 |
1 |
|
0 |
|
1 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
|
0 |
|
0 1 0 |
0 |
|
1 |
|
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
|
1 |
|
0 1 1 |
0 |
|
1 |
|
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
|
1 |
|
1 0 0 |
0 |
|
1 |
|
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
|
1 |
|
1 0 1 |
0 |
|
1 |
|
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
|
1 |
|
1 1 0 |
0 |
|
1 |
|
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
|
1 |
|
1 1 1 |
1 |
|
0 |
|
1 |
1 |
1 |
|
0 |
1 |
|
0 |
|
Таким образом, |
заданная |
функция |
f (х) |
допускает |
параллельную |
||||||||
разделительную декомпозицию вида f (х) = ϕ(g1, g2). Определим функцию g1 как
g1(x1, x2, x3) = х1 х2 х1 х2 х3.
Тогда табл.21.10 будет задавать функциюϕ1. По этой таблице получим
136
g2(x4, x5, x6) = х6 х4 х5.
После соответствующего кодирования столбцов значениями переменной g2 будем иметь
ϕ(g1, g2) = g1 g2 g1 g2.
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 21.10 |
||
|
|
Задание функции ϕ1(g1, x4, x5, x6) |
|
||||||
g1 |
х4х5х6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 0 |
0 0 1 |
0 1 0 |
0 1 1 |
1 0 0 |
1 0 1 |
1 1 0 |
1 1 1 |
||
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
21.4. Неразделительная декомпозиция
При неразделительной декомпозиции множества аргументов Z1, Z2, … , Zm могут пересекаться. Рассмотрим двухблочную неразделительную декомпозицию
f (x) = ϕ(g(z1), z2),
где компонентами векторов z1 и z2 являются переменные из множеств Z1 и Z2 соответственно, причем
Z1 Z2 = X, Z1 ∩ Z2 ≠ .
Естественно, имеет смысл решать задачу такой декомпозиции только при
|Z1| < |X | и |Z2 | + 1 < |X |.
Особенностью карты декомпозиции для такой задачи является то, что некоторые ее элементы находятся на пересечении строки и столбца, в кодах которых одна и та же переменная (принадлежащая как Z1, так и Z 2) имеет противоположные значения. Значение функции для такого элемента не определено. Это можно представить как внесение новых аргументов, число которых равно |Z1 ∩ Z2 |. При этом каждый из них связан с каким-либо из заданных аргументов так, что он не может принимать неодинаковое с ним значение. Таким образом, данную задачу можно решить как задачу разделительной декомпозиции не полностью определенной булевой функции.
У т в е р ж д е н и е 21.4. Булева функция f (х) допускает двухблочную неразделительную декомпозицию вида f (x) = ϕ(g(z1), z2) тогда и только тогда,
137
когда граф ортогональности строк карты декомпозиции для (Z1, Z2) является бихроматическим.
Это справедливо как для полностью, так и для не полностью определенных функций.
Пусть функция f (x1, x2, x3, x4, x5) имеет значение 1 на следующих наборах значений переменных:
х1 х2 х3 х4 х5
0 0 0 0 0
0 0 0 1 0
0 0 1 1 0
0 0 1 1 1
0 1 0 0 0
0 1 0 0 1
0 1 1 0 0
0 1 1 0 1
1 0 0 0 0
1 0 0 1 0
1 0 1 1 0
1 0 1 1 1
1 1 0 0 0
1 1 0 0 1
1 1 1 0 0 .
Положим, что для нее требуется получить суперпозицию
f (x1, x2, x3, x4, x5) = ϕ(g (x1, x2, x3), x2, x4, x5).
Карта декомпозиции для такого случая представлена в табл. 2.11.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 21.11 |
||
|
Карта декомпозиции для f(x1, x2, x3, x4, x5) = ϕ(g(x1, x2, x3), x2, x4, x5) |
|||||||||
х1х2х3 |
|
х2х4х5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 0 0 |
0 0 1 |
0 1 0 |
0 1 1 |
1 0 0 |
1 0 1 |
1 1 0 |
1 1 1 |
|
||
0 0 0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
– |
– |
– |
– |
|
0 0 1 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
– |
– |
– |
– |
|
0 1 0 |
|
– |
– |
– |
– |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
0 1 1 |
|
– |
– |
– |
– |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
1 0 0 |
|
1 |
0 |
1 |
0 |
– |
– |
– |
– |
|
1 0 1 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
– |
– |
– |
– |
|
1 1 0 |
|
– |
– |
– |
– |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
1 1 1 |
|
– |
– |
– |
– |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
138
