Тема: Минимизация ПФ и не полностью определённых ПФ методами, основанными на геометрическом представлении функций алгебры логики

Задание№1

Пусть функция имеет следующие значения: f(x, y, z)=(1, 0, 0, 1, 1, 0,1, 1). Найти МДНФ функции методом Куайна.

Решение:

Для данной функции запишем её СДНФ: .

Построим СокрДНФ:

					xyz
yz
xy

Используя сокращённую и совершенную ДНФ построим таблицу Куайна. В верхней строке запишем дизъюнкты совершенной ДНФ, в левом столбце запишем дизъюнкты сокращённой ДНФ. В тех ячейках, где дизъюнктасокращённой ДНФ покрывает дизъюнкту совершенной ДНФ ставим 1. Ввиду наличия единственной единицы в столбцах 1 и 2, конъюнкции и yz являются ядровыми. Таким образом, единицы ядра находятся в столбцах: 1, 2, 3 и 5. Ни одна из единиц 4–го столбца не покрывается ядром. Тем самым, обе остальные конъюнкции входят в ДНФ Куайна, которая в данном случае совпадает с Сокращенной ДНФ. Для построения МДНФ достаточно иметь одну единицу в 4–ом столбце, это равносильно удалению из СокрДНФ любой из конъюнкций: или xy. При этом получаются две минимальные ДНФ: и .

Задание №2

Для функции заданной следующим образом f(x,y,z,w)=(1,1,1,1,0,1,0,0,1,0,0,1,1,0,1,1) построить МДНФ с помощью карт Карно.

			z w
x
y

Рисунок 1

Решение:

Значения функции перечислены в порядке естественного увеличения наборов значений переменных, рассматриваемых как четырехразрядные двоичные числа.

Изобразим карту Карно для данной функции, проставляя в ней только единичные значения.

Разобьем единицы по группам, как показано на рисунке1. Тогда соответствующая этому разбиению

МДНФ₁ = Ú w Ú x Ú x z w Ú x y z

			z w
x
y

Рисунок 2

Очевидно, что ДНФ той же сложности будет получена, если разбить единицы на группы так, как показано на рис. 2

Соответствующая этому разбиению

МДНФ₂ = Ú w Ú x Ú z w Ú x y z

			z w
x
y

Рисунок 3

Для разбиения, показанного на рисунке 3, МДНФ имеет ту же сложность и равна:

МДНФ₃ = Ú w Ú x Ú x z w Ú x y

			z w
	00
x
y

Рисунок 4

А для рисунка 4

МДНФ₄ = Ú w Ú Ú x z w Ú x y

Другие варианты разбиения не приведут к более коротким ДНФ. Таким образом для данной функции получено четыре минимальных ДНФ.

Задания для самостоятельного решения:

Задание №1

Пусть дана функция от четырёх переменных f(x, y, z, w). Найти МДНФ функции методом Куайна.

Задание №2

Для функции от четырёх переменных f(x,y,z,w) построить МДНФ с помощью карт Карно.

Варианты заданий:

Вариант №1

1. f(x,y,z)=(0,5,8,9,10,12,13)

2. f(x,y,z)=(0,8,10,11,13,15)

Вариант №2

1. f(x,y,z)=(1,2,3,12,13,14,15)

2. f(x,y,z)=(2,3,7,8,10,11,12,15)

Вариант №3

1. f(x,y,z)=(0,4,6,7,8,10,13,15)

2. f(x,y,z)=(2,3,7,8,10,11,13,15)

Вариант №4

1. f(x,y,z)=(0,4,5,6,7,14,15)

2. f(x,y,z)=(0,3,7,8,9,10,11,12,15)

Вариант №5

1. f(x,y,z)=(2,4,7,9,10,14,15)

2. f(x,y,z)=(0,2,3,5,11,12,15)

Вариант №6

1. f(x,y,z)=(0,2,4,7,8,10,13,15)

2. f(x,y,z)=(3,6,8,9,12,13,15)

Вариант №7

1. f(x,y,z)=(2,4,7,9,10,11,13,15)

2. f(x,y,z)=(0,2,3,4,5,9,10,12)

Вариант №8

1. f(x,y,z)=(5,7,8,9,10,11,15)

2. f(x,y,z)=(2,3,4,9,10,11,14,15)

Вариант №9

1. f(x,y,z)=(0,2,4,8,12,14,15)

2. f(x,y,z)=(2,3,4,6,7,9,11,12)

Вариант №10

1. f(x,y,z)=(5,6,7,8,9,10,11,12,13)

2. f(x,y,z)=(3,5,7,10,11,12,13,14)

Вариант №11

1. f(x,y,z)=(1,2,3,4,9,11,12,14)

2. f(x,y,z)=(3,4,5,6,11,13,15)

Вариант №12

1. f(x,y,z)=(0,1,2,6,10,12,13,14)

2. f(x,y,z)=(2,3,4,8,12,14,15)

Вариант №13

1. f(x,y,z)=(1,2,4,5,9,10,13,14)

2. f(x,y,z)=(0,3,4,6,7,11,12,15)

Вариант №14

1. f(x,y,z)=(0,1,5,6,8,11,12)

2. f(x,y,z)=(2,3,7,8,10,13,14,15)

Вариант №15

1. f(x,y,z)=(1,2,3,4,9,11,12,14)

2. f(x,y,z)=(3,4,6,11,13,15)

Вариант №16

1. f(x,y,z)=(0,2,3,4,10,11,12,15)

2. f(x,y,z)=(3,4,5,9,11,13,15)

Вариант №17

1. f(x,y,z)=(1,2,3,4,7,8,9,11,12,14)

2. f(x,y,z)=(1,2,3,4,6,11,13,15)

Вариант №18

1. f(x,y,z)=(2,3,7,9,11,12,14)

2. f(x,y,z)=(2,4,5,8,11,13,15)

Вариант №19

1. f(x,y,z)=(1,2,3,4,5,11,13,14)

2. f(x,y,z)=(2,4,5,6,7,10,15)

Вариант №20

1. f(x,y,z)=(6,7,8,9,10,14,15)

2. f(x,y,z)=(0,3,5,6,7,11,12,13)

Практическая работа №9

Тема: Основные понятия теории графов.

Задание №1

Дан граф T:

Задать данный граф матрицей смежности и инцидентности.

Решение:

Матрица инцидентности – это прямоугольная матрица, число строк которой равно числу вершин, количество столбцов – числу дуг (рёбер) графа. На пересечении строки и столбца ставится 1, если вершина является началом дуги, -1 – если концом дуги, 0 – если вершина и дуга не инцидентны.

AB

AG

AF

FE

FG

GB

GM

EG

EM

ED

DC

MC

BC

A

B

-1

-1

C

-1

-1

-1

D

-1

E

-1

F

-1

G

-1

-1

-1

M

-1

-1

Матрица смежности – это квадратная матрица, размер которой определяется числом вершин в графе. На пересечении строки и столбца ставится 1, если вершины инцидентны и 0 в противном случае.

	A	B	C	D	E	F	G	M
A
B
C
D
E
F
G
M

Задание №2

Для данного графа (см. задание №1) вычислить хроматическое число h(T).

Решение:

1. Выделяем вершинно пустые подграфы графа, т.е. подмножества не инцидентных вершин:

E₁={F, B, M, D}, E₂={A, E, C}, E₃={F, C}, E₄={A, M, D}, E₅={G, D}, E₆={G, C},

E₆={F, M}, E₈={B, E}.

1. Строим двумерную таблицу,число строк которой равно числу подграфов, а число столбцов – числу вершин. На пересечении столбца и строки ставим единицу, если вершин содержится в подграфе.
2. Определяем покрытие столбцов строками, т.е. в каждом столбце должна быть хотя бы одна единица. Каждое покрытие порождает раскраску. Покрытие минимальной мощности определяет хроматическое число графа.

	A	B	C	D	E	F	G	M
E1
E2
E3
E4
E5
E6
E7
E8

Минимальное покрытие столбцов строками является множество {E₁, E₂, E₅}. Следовательно, хроматическое число графа h(T)=3

Задания для самостоятельного решения:

Задание №1

Задать данный граф матрицами смежности и инцедентности.

Задание №2

Для данного графа (см. задание №1) вычислить хроматическое число h(T).

Варианты заданий:

Вариант №1	Вариант №2
Вариант №3	Вариант №4
Вариант №5	Вариант №6
Вариант №7	Вариант №8

Вариант №9 B	Вариант №10
Вариант №11	Вариант №12
Вариант №13	Вариант №14 F E
Вариант №15	Вариант №16

Вариант №17 C	Вариант №18
Вариант №19 C	Вариант№20

Практическая работа №10