41775

Логічні функції двох змінних

Лабораторная работа

Математика и математический анализ

Операції f: BnB називаються функціями алгебри логіки або логічні функції булевими БФ. Усяка логічна функція fx1x2. Функція називається конюнкцією логічним множенням й ; її позначення: або . Функція .

Русский

2013-10-25

191.22 KB

6 чел.

Лабораторна робота №4

Тема: Логічні функції  двох змінних.

Мета: вивчити логічні функції двох змінних, навчитися одержувати досконалу диз'юнктивну нормальну форму й досконалу кон’юктивну нормальну форму та  приводити функцію до заданого базису.

Теоретичні основи:

Функції двох змінних алгебри логіки

Алгебра A = <B, F>, у якій множина B={0,1}, а  F є множина операцій  f: BnB, n=1, 2,...,m, називається алгеброю логіки або булевою.  

Операції  f: BnB називаються функціями алгебри логіки або логічні функції, булевими (БФ).

Усяка логічна функція  f(x1,x2,..., xn) може бути задана таблицею, що називається таблицею істинності.

Логічних функцій двох змінних – 16,  вони наведені в табл. 1

Таблиця 1 Функції двох змінних алгебри логіки

x1

x2

f0

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

f9

f10

f11

f12

f13

f14

f15

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

0

0

1

1

1

1

0

0

0

0

1

1

1

1

1

0

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

БФ й   - константи 0 й 1, тобто функції із двома несуттєвими змінними.

Функція називається кон’юнкцією, логічним множенням й ; її позначення:  ,  або  . Вона дорівнює 1, тільки якщо й рівні 1.

Функція   .

Функція  .

Функція   .

Функція   .

Функція   – це додавання по модулю 2. Її позначення: . Вона дорівнює 1, коли значення її аргументів різні.

Функція   називається диз'юнкцією, логічною сумою   й ;  її позначення: ,  . Вона дорівнює 1, якщо х1 або х2 дорівнює 1.

Функція   називається функцією Вебба або стрілкою Пірса; її позначення: . Вона дорівнює 1 тоді й тільки тоді, коли обидва аргументи рівні 0.

Функція   називається еквівалентністю; її позначення: , . Вона дорівнює 1,  коли значення її аргументів рівні.

Функція   .

Функція   – імплікація; її позначення: .

Функція  .

Функція   -  імплікація; її позначення: . Вона дорівнює 0 тільки тоді, коли   а  .

Функція   – штрих Шеффера або І-НІ (NAND); її позначення: або . Вона дорівнює 0 тоді й тільки тоді, коли обидва аргументи рівні  1.

Реалізація функцій формулами

Суперпозицією функцій називається функція отримана за допомогою підстановок цих функцій друг у друга й перейменування змінних.  Формулою називається вираження, що описує  суперпозицію функцій.

Нехай дана множина (кінцевих або нескінченних) вихідних логічних функцій . Всі формули, які містять тільки символи змінних, дужки й знаки функцій з множини , називаються формулами над .

Суперпозиція елементарних булевих функцій - формула.

Приклад:  

Таким чином, формула кожному набору значень аргументів ставить у відповідність значення функції й служить поряд з таблицею способом завдання й обчислення функції.

Формули, що представляють одну й ту саму функцію,  називаються еквівалентними або рівносильними. Еквівалентність формул позначається знаком або . Стандартний метод визначення еквівалентності двох формул полягає в наступному: по кожній формулі будується таблиця істинності функції, а потім отримані дві таблиці порівнюються. Інший метод називається методом  еквівалентних перетворень і складається в перетворенні однієї з формул (або обох) до тих пір, поки не прийдемо до однакової форми.

Нормальні форми булевих функцій.

Алгоритм приведення до ДДНФ і ДКНФ довільної логічної функції

Досконала диз'юнктивна й кон’юктивна нормальна форми дають спосіб подання булевої функції за допомогою суперпозиції кон’юнкції, диз'юнкції й заперечення, якщо в нас є таблиця значень функції.

Подання булевої функції у вигляді

           ,                           

                  

де диз'юнкція береться по всім , на яких , називається  досконалою диз'юнктивною нормальною формою (ДДНФ). Усяка булева функція (крім 0) має єдину СДНФ.

Щоб одержати досконалу диз'юнктивну нормальну форму, треба взяти всі набори, на яких значення функції дорівнює 1 і записати для кожного з них кон’юнкцію змінних й їхніх заперечень. Якщо в наборі значення змінної 0 - то змінну треба взяти із запереченням, якщо 1 - без заперечення. З наборів  кон’юнкцій змінних  треба побудувати диз'юнкцію.

Приклад 1 .(Досконала диз'юнктивна нормальна форма).

Побудуємо досконалу диз'юнктивну нормальну форму функції, заданою наступною таблицею.

Таблиця 2. Функція задана за допомогою таблиці.

x

y

z

f

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

Набори, на яких функція дорівнює 1 – це (0,1,1), (1,0,1), (1,1,0), (1,1,1). Перший набір дає кон’юнкцію ¬x & y & z, другий – x & ¬y & z, третій – x & y & четвертий – x & y & z.

У результаті одержуємо (¬x & y & z) √ (x & ¬y & z) √ (x & y & ¬z√ (x&y&z).

Щоб одержати досконалу кон’юктивну нормальну форму, треба взяти всі набори, на яких значення функції дорівнює 0 і записати для кожного з них диз'юнкцію змінних й їхніх заперечень. Якщо в наборі значення змінної 0 - то змінну треба взяти без заперечення, якщо 1 - із запереченням. З диз'юнкцій, що вийшли, треба побудувати кон’юнкцію.

Завдання:

Для заданого варіанта (табл. 3) логічної функції потрібно скласти алгоритм та програму, що дозволяють виконувати наступні дії:

а) реалізовувати всі логічні функції двох змінних;

б) побудувати таблицю істинності для заданої функції;

в) побудувати досконалу диз'юнктивну нормальну форму (ДДНФ) і досконалу кон’юктивну нормальну форму (ДКНФ) для заданої у індивідуальних завданнях функції;

Зробити аналіз роботи програми за допомогою розрахунку таблиці істинності заданої функції.

Склад звіту:

  1.  Титульний лист
  2.  Мета, завдання до виконання л/р
  3.  Короткі теоретичні відомості
  4.  Блок-схема алгоритму
  5.  Лістинг програми
  6.  Роздруківка результатів роботи програми:

x1

x2

x3

x4

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

f9

f10

f11

f12

f13

f14

f15

f16

Fинд.

ДДНФ: …

ДКНФ: …

  1.  Ручний розрахунок

x1

x2

x3

x4

1

2

3

4

Fинд.

  1.  Аналіз результатів і висновки.


Таблиця 3 - Варіанти завдань до лабораторної роботи 2

N

Функція

N

Функція

1

25

2

26

3

27

4

28

5

29

6

30

7

31

8

32

9

33

10

34

11

35

12

36

13

37

14

38

15

39

16

40

17

41

18

42

19

43

20

44

21

45

22

46

23

47

24

48


N

Функція

N

Функція

49

75

50

76

51

77

52

78

53

79

54

80

55

81

56

82

57

83

58

84

59

85

60

86

61

87

62

88

63

89

64

90

65

91

66

92

67

93

68

94

69

95

70

96

71

97

72

98

73

99

74

100


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84649. Механика вращательного движения твёрдого тела. Виды движения твёрдого тела 953.5 KB
  Виды движения твёрдого тела. Движения твёрдого тела Поступательное движение тела при котором тело перемещается параллельно самому себе. Вращательное движение тела при котором все точки его движутся по окружностям и их центры расположены на одной прямой оси вращения.
84650. Сплошные тела. Абсолютно упругое тело. Виды деформаций 1010 KB
  Известно что все тела состоят из молекул и атомов между которыми существуют силы взаимодействия поэтому и формируемое тело можно рассматривать как систему материальных точек расстояния между которыми изменяются при их деформации.
84651. Элементы механики сплошных сред. Свойства и строение жидкостей 1.34 MB
  Жидкости - тела которые имеют определенный объем но не имеют упругости формы. Жидкости это вещества которые обладают свойствами как газов так и твердых тел. Текучесть жидкости. Объясняется на основе представления о характере теплового движения молекул как и в газах только перемещение молекул...
84652. Границы применимости классической механики. Общие вопросы теории относительности 306.5 KB
  Обнаружение движения тел относительно эфира привело бы к появлению абсолютной системы отсчета по отношению к которой можно было бы рассматривать движение других систем. А раз так то обнаружение эфира сделало бы возможным выделение этой абсолютной системы.
84653. Три кита в музыке: «Песенность – танцевальность – маршевость» 378 KB
  Развивать музыкальные способности и знания учащихся Ход урока Звучит Вальс цветов П. Ветер чуть слышно поет Липа вздыхает у сада Чуткая музыка всюду живет В шелесте трав В шуме дубрав Только прислушаться надо: Звонко струится ручей Падает гром с небосвода Это мелодией вечно своей Мир наполняет...
84654. Places of interest in London 1.37 MB
  Good morning, pupils! Glad to see you. How are you today? I hope that you are fine and you’ll be active at the lesson. A lot of people like to travel. So, today we are going to travel to Great Britain and around London. I invite you and our guests to London. But let’s remind the ways of travelling.
84655. Вихід зі строю та підхід до начальника 34 KB
  Начально-виховна мета: навчити учнів виходити зі строю повертатися у стрій; навчити підходити до начальника та відходити від нього. Навчальні питання: Підхід до начальника. Відхід від начальника. Вивчення виходу зі строю підходу до начальника та повернення у стрій проводиться в такий послідовності...
84656. Воздух и жизнь. Значение и свойства воздуха 18.95 KB
  Цель: осознание второклассниками значения воздуха для всего живого на Земле усвоение опыта элементарной исследовательской деятельности. Задачи: Сформировать у младших школьников элементарные представления о воздухе как компоненте неживой природы о свойствах воздуха и их значении в жизни природы и человека...
84657. Обитатели морей. Урок рисования с детьми 7-8 лет 29.02 KB
  Готовы отправиться в волшебное путешествие Ну что же в путь Жилабыла на свете маленькая рыбка. Больше всего рыбка любила плавать. Тоже маленькая рыбка. И вот както раз вечером в откровенной беседе поведала наша рыбка подружке свой рыбий секрет.