Основы кибернетики, Теормин
Материал из eSyr's wiki.
(Отмена правки № 1280 участника 166.70.207.2 (обсуждение)) |
(/* !!! Определение суммарного цикломатического числа КС от БП ''x<sub>1</sub>'',...,''x<sub>n</sub>'' и формулировка утверждения о его изменениях при приме) |
||
(7 промежуточных версий не показаны.) | |||
Строка 33: | Строка 33: | ||
* ''t''<sup>ОС</sup>: ''x''<sub>1</sub> & ''x''<sub>2</sub> ∨ <span style="border-top:solid 1px">''x''</span><sub>1</sub> & ''x''<sub>3</sub> = ''x''<sub>1</sub> & ''x''<sub>2</sub> ∨ <span style="border-top:solid 1px">''x''</span><sub>1</sub> & ''x''<sub>3</sub> ∨ ''x''<sub>2</sub> & ''x''<sub>3</sub> | * ''t''<sup>ОС</sup>: ''x''<sub>1</sub> & ''x''<sub>2</sub> ∨ <span style="border-top:solid 1px">''x''</span><sub>1</sub> & ''x''<sub>3</sub> = ''x''<sub>1</sub> & ''x''<sub>2</sub> ∨ <span style="border-top:solid 1px">''x''</span><sub>1</sub> & ''x''<sub>3</sub> ∨ ''x''<sub>2</sub> & ''x''<sub>3</sub> | ||
+ | |||
+ | Расширение U' ДНФ U считается ''строгим'', если U' содержит ЭК, не являющуюся импликантой ни одной ЭК из U. | ||
=== Формулировка утверждения, связанного с построением сокращенной <span title="дизъюнктивная нормальная форма" style="text-decoration:none; border-bottom:1px dotted #C0C0C0;">ДНФ</span> из какой-либо <span title="дизъюнктивная нормальная форма" style="text-decoration:none; border-bottom:1px dotted #C0C0C0;">ДНФ</span> === | === Формулировка утверждения, связанного с построением сокращенной <span title="дизъюнктивная нормальная форма" style="text-decoration:none; border-bottom:1px dotted #C0C0C0;">ДНФ</span> из какой-либо <span title="дизъюнктивная нормальная форма" style="text-decoration:none; border-bottom:1px dotted #C0C0C0;">ДНФ</span> === | ||
Строка 92: | Строка 94: | ||
=== Определение <span title="функция алгебры логики" style="text-decoration:none; border-bottom:1px dotted #C0C0C0;">ФАЛ</span> покрытия матрицы и ее свойства, утверждение о КНФ для <span title="функция алгебры логики" style="text-decoration:none; border-bottom:1px dotted #C0C0C0;">ФАЛ</span> покрытия === | === Определение <span title="функция алгебры логики" style="text-decoration:none; border-bottom:1px dotted #C0C0C0;">ФАЛ</span> покрытия матрицы и ее свойства, утверждение о КНФ для <span title="функция алгебры логики" style="text-decoration:none; border-bottom:1px dotted #C0C0C0;">ФАЛ</span> покрытия === | ||
* Пусть N = {α<sub>1</sub>,...α<sub>s</sub>,} - конечное множество, а П = (N<sub>1</sub>,...,N<sub>p</sub>) - система его подмножеств, образующих покрытие множества N. Сопоставим паре (N,П) матрицу M ∈ B<sup>p,s</sup>, для которой M<nowiki><i,j></nowiki> = 1 ⇔ α<sub>j</sub> ∈ N<sub>i</sub>. Будем говорить, что i-я строка матрицы М ''покрывает'' ее j-й столбец, если M<nowiki><i,j></nowiki> = 1 и что система строк с номерами из I, I ⊆ [1,p], образует ''покрытие матрицы М'', если каждый ее столбец покрывается хотябы одной строкой с номером из I, то есть система подмножеств {N<sub>i</sub>}<sub>i ∈ I</sub> задает покрытие множества N. | * Пусть N = {α<sub>1</sub>,...α<sub>s</sub>,} - конечное множество, а П = (N<sub>1</sub>,...,N<sub>p</sub>) - система его подмножеств, образующих покрытие множества N. Сопоставим паре (N,П) матрицу M ∈ B<sup>p,s</sup>, для которой M<nowiki><i,j></nowiki> = 1 ⇔ α<sub>j</sub> ∈ N<sub>i</sub>. Будем говорить, что i-я строка матрицы М ''покрывает'' ее j-й столбец, если M<nowiki><i,j></nowiki> = 1 и что система строк с номерами из I, I ⊆ [1,p], образует ''покрытие матрицы М'', если каждый ее столбец покрывается хотябы одной строкой с номером из I, то есть система подмножеств {N<sub>i</sub>}<sub>i ∈ I</sub> задает покрытие множества N. | ||
- | * Пусть M ∈ B<sup>p,s</sup> - матрица без нулевых столбцов. Сопоставим i-й строке матрицы М БП y<sub>i</sub>, а каждому набору β ∈ B<sup>p</sup> значений этих переменных y = (y<sub>1</sub>,...,y<sub>p</sub>) - множество строк матрицы М с | + | * Пусть M ∈ B<sup>p,s</sup> - матрица без нулевых столбцов. Сопоставим i-й строке матрицы М БП y<sub>i</sub>, а каждому набору β ∈ B<sup>p</sup> значений этих переменных y = (y<sub>1</sub>,...,y<sub>p</sub>) - множество строк матрицы М с номерами из множества I = I(β) ⊆ [1,p], где i ∈ I(β) ⇔ β<nowiki><i></nowiki> = 1. ФАЛ F(y), для которой F(β) = 1 ⇔ система строк матрицы М с номерами из I(β) образует ее покрытие, будем называть ''функцией покрытия'' матрицы М. |
'''Свойства ФАЛ покрытия матрицы'''<br> | '''Свойства ФАЛ покрытия матрицы'''<br> | ||
* монотонность | * монотонность | ||
Строка 194: | Строка 196: | ||
=== Определение тождества для формул и его подстановки === | === Определение тождества для формул и его подстановки === | ||
- | Подстановка | + | <div class="definition">'''Подстановка''' — вместо переменных функции <math>F(x_1, ... , x_n)</math> подставляем функции: <math>F(F_1, ... ,F_n)</math>.</div> |
- | Тождество | + | <div align="center">Тождество — <math>\hat{t}: F(x)' = F(x)''</math> (1)</div> |
Если к правой и левой частям (1) применить подстановку, то получим тождество: | Если к правой и левой частям (1) применить подстановку, то получим тождество: | ||
- | <center>t | + | <div align="center"><math>\hat{t} : \hat{F}' = \hat{F}''</math></div> |
- | где F | + | где <math>\hat{F}' = \hat{F}'(F_1, \ldots ,F_n)</math> и <math>\hat{F}'' = \hat{F}''(F_1, ... ,F_n)</math>, которое называется подстановкой для тождества t. |
=== Минимальный набор тождеств, входящих в расширенную основную систему, с помощью которого можно любую формулу преобразовать в формулу с поднятыми отрицаниями === | === Минимальный набор тождеств, входящих в расширенную основную систему, с помощью которого можно любую формулу преобразовать в формулу с поднятыми отрицаниями === | ||
Строка 219: | Строка 221: | ||
=== !!! Определение эквивалентности КС Σ', Σ" и соответствующего тождества. Основное тождество ''t<sub>2</sub>'' (перестановка контактов в цепочке) и вспомогательное тождество ''t<sub>8</sub>'' ("расклейка" двух цепочек длины 2 с общим контактом); обобщенные тождества ''t<sub>2</sub><sup>(n)</sup>'' и ''t<sub>8</sub><sup>(n)</sup>'' === | === !!! Определение эквивалентности КС Σ', Σ" и соответствующего тождества. Основное тождество ''t<sub>2</sub>'' (перестановка контактов в цепочке) и вспомогательное тождество ''t<sub>8</sub>'' ("расклейка" двух цепочек длины 2 с общим контактом); обобщенные тождества ''t<sub>2</sub><sup>(n)</sup>'' и ''t<sub>8</sub><sup>(n)</sup>'' === | ||
- | ( | + | <math>\Sigma_1=\Sigma_1(x_1,....,x_n;a_1,...,a_m)</math> |
+ | <math>\Sigma_2=\Sigma_2(x_1,....,x_n;a_1,...,a_m)</math> | ||
+ | |||
+ | <math>\Sigma_1</math> ~ <math>\Sigma_2</math> означает что для любых i,j из отрезка [1,m] ФАЛ прововодимости от <math>a_i</math> к <math>a_j</math> В КС <math>\Sigma_1</math> равна ФАЛ прововодимости от <math>a_i</math> к <math>a_j</math> В КС <math>\Sigma_2</math> | ||
=== !!! Определение суммарного цикломатического числа КС от БП ''x<sub>1</sub>'',...,''x<sub>n</sub>'' и формулировка утверждения о его изменениях при применении основных тождеств === | === !!! Определение суммарного цикломатического числа КС от БП ''x<sub>1</sub>'',...,''x<sub>n</sub>'' и формулировка утверждения о его изменениях при применении основных тождеств === | ||
(глава 2, стр 72) | (глава 2, стр 72) | ||
+ | Множество всех связных компонент графа обозначается через c(G).Напомним, что | ||
+ | |E(G)| − |V(G)| + |c(G)| > 0 | ||
+ | и что левая часть неравенства называется цикломатическим числом графа G. | ||
=== Определение структуры CФЭ как графа специального вида и изоморфных СФЭ === | === Определение структуры CФЭ как графа специального вида и изоморфных СФЭ === |
Текущая версия
[править] Представление функций с помощью дизъюнктивных нормальных форм. Тесты для таблиц
[править] Определение ЧУМ, его цепи, антицепи, длины и ширины
- Отношение, обладающее свойствами рефлексивности, транзитивности, антисимметричности — отношение частичного порядка
- Если τ — отношение частичного порядка на множестве А, то пара (А,τ) — частично упорядоченное множество (ЧУМ)
- Для ЧУМ (А, τ) множество, состоящее из попарно сравнимых/несравнимых элементов а ∈ А называется цепью/антицепью
- Максимальная мощность цепей/антицепей ЧУМ называется его длиной/шириной
- Цепь С ⊆ А ЧУМ (А, τ) — неуплотняемая, если С представляет собой максимальное по включению множество соответствующего типа
- ЧУМ (А, τ) длины t (|A| = t) называется ранжированным ЧУМ, если все его неуплотняемые цепи имеют мощность t
[править] Определение ранжированного ЧУМ и утверждение о его ширине
- ЧУМ (А,τ) длины t (|A| = t) называется ранжированным ЧУМ, если все его неуплотняемые цепи имеют мощность t.
Утверждение. Если в ранжированном частично упорядоченном множестве (A,τ) через каждые два элемента одного и того же яруса проходит одинаковое число неуплотняемых цепей, то ширина частично упорядоченного множества (A,τ) равна максимальной мощности его ярусов.
Следствие. Ширина ЧУМ (Bn, ≤) равна
[править] Определение импликанты, простой импликанты и сокращенной ДНФ
- ФАЛ ƒ имплицирует ФАЛ g (или, иначе, ФАЛ g поглощает ФАЛ ƒ) если Nƒ ⊆ Ng, то есть импликация (ƒ → g) тождественно равна 1
- ЭК, которая имплицирует ФАЛ ƒ, называется импликантой этой ФАЛ
- Импликанта К ФАЛ ƒ называется простой импликантой этой ФАЛ, если она не поглощается никакой другой отличной от нее импликантой ФАЛ ƒ
- Дизъюнкция всех простых импликант ФАЛ ƒ называется ее сокращенной ДНФ
[править] Тождество поглощения и определение неприводимой ДНФ
- Тождество поглощения: x1 ∨ x1x2 = x1
- ДНФ U вида U = K1 ∨ ... ∨ Ks называется неприводимой, если соответствующее ей покрытие является неприводимым, т.е. ни одна из граней NK1,...,NKs не содержится ни в одной из других граней покрытия Nƒ = NK1 ∪ ... ∪ NKs
[править] Формулировка утверждения, связанного с построением сокращенной ДНФ из какой-либо КНФ
Утверждение. Если неприводимая ДНФ U получается из КНФ B ФАЛ ƒ в результате раскрытия скобок и приведения подобных, то U — сокращенная ДНФ ФАЛ ƒ.
[править] Тождество обобщенного склеивания и определение нерасширяемой ДНФ
Тождество обобщенного склеивания: xiK‘ ∨ xiK" = xiK‘ ∨ xiK" ∨ K‘K"
- tОС: x1 & x2 ∨ x1 & x3 = x1 & x2 ∨ x1 & x3 ∨ x2 & x3
Расширение U' ДНФ U считается строгим, если U' содержит ЭК, не являющуюся импликантой ни одной ЭК из U.
[править] Формулировка утверждения, связанного с построением сокращенной ДНФ из какой-либо ДНФ
Утверждение. Из любой ДНФ А ФАЛ ƒ можно получить сокращенную ДНФ этой ФАЛ в результате построения последовательных строгих расширений и приведения подобных до получения неприводимой ДНФ, не имеющей строгих расширений.
[править] Определение тупиковой, кратчайшей и минимальной ДНФ
- ДНФ A, реализующая ФАЛ ƒ называется тупиковой, если ƒ ≠ A' для любой A', полученной из A удалением некоторых букв или целых ЭК.
- Минимальная (кратчайшая) ДНФ — ДНФ, которая имеет наименьший ранг (длину) среди всех ДНФ реализующих ФАЛ ƒ.
[править] Определение ядровой точки, ядровой грани и ДНФ Квайна
- Набор α, α ∈ Bn, называется ядровой точкой ФАЛ ƒ(x1,...,xn), если α ∈ Nƒ и α входит только в одну максимальную грань ФАЛ ƒ.
- Грань NK, являющаяся максимальной гранью ФАЛ ƒ и содержащая ядровую точку α, называется ядровой гранью.
- Совокупность всех различных ядровых граней ФАЛ ƒ называется ядром ФАЛ ƒ.
- ДНФ, получающаяся из сокращенной ДНФ ФАЛ ƒ удалением тех ЭК К, для которых грань NK покрывается ядром ФАЛ ƒ, но не входит в него, называется ДНФ Квайна этой ФАЛ.
[править] Определение пучка, регулярной точки и регулярной грани
- Множество всех проходящих через α ( α ∈ Nƒ ) максимальных граней ФАЛ ƒ называется пучком ФАЛ ƒ через точку α (обозначается Πα(ƒ)).
- Точка α, α ∈ Nƒ называется регулярной точкой ФАЛ ƒ, если существует такая точка β, что β ∈ Nƒ и Πβ(f) ⊂ Πα(ƒ).
- Грань NK ФАЛ ƒ называется регулярной гранью этой ФАЛ, если все точки NK регулярны.
[править] Определение ДНФ сумма тупиковых и критерий вхождения в нее простых импликант
- ДНФ сумма тупиковых ФАЛ f - дизъюнкция всех тех различных простых импликант этой ФАЛ, которые входят хотябы в одну тупиковую ДНФ ФАЛ f.
Утверждение. Простая импликанта К ФАЛ f входит в ДНФ ∑T тогда и только тогда, когда грань NK не является регулярной гранью этой ФАЛ.
[править] Определение ДНФ пересечения тупиковых и критерий вхождения в неё простых импликант
- ДНФ пересечение тупиковых ФАЛ ƒ - дизъюнкция всех тех различных простых импликант этой ФАЛ, которые входят в любую тупиковую ДНФ ФАЛ ƒ.
Утверждение. ДНФ пересечение тупиковых ФАЛ ƒ состоит из тех простых импликант ФАЛ ƒ, которые соответствуют ядровым граням этой ФАЛ.
[править] Определение линейной ФАЛ и особенности её ДНФ
- Линейная ФАЛ — это ФАЛ ƒ ∈ P2(n) вида ƒ(x1...xn) = α1x1 ⊕ ... ⊕ αnxn ⊕ α0, где α0,...,αn — булевы константы.
Утверждение. Совершенная ДНФ линейной существенной функции является единственной ДНФ этой ФАЛ от её существенных БП.
[править] Необходимые и достаточные условия единственности представления ФАЛ в виде ДНФ
Утверждение. Совершенная ДНФ ФАЛ ƒ из P2(n) является ее единственной ДНФ тогда и только тогда, когда во множестве Nƒ нет соседних наборов.
[править] Определение монотонной ФАЛ и её нижней единицы. Особенности простых импликант монотонной ФАЛ
- ФАЛ ƒ (x1,...,xn) называется монотонной, если ƒ(α) ≤ ƒ(β) для любых наборов α,β ∈ Bn таких, что α ≤ β.
- Набор α ∈ Bn называется нижней единицей монотонной ФАЛ ƒ, ƒ ∈ P2(n), если α ∈ Nƒ и ƒ(β) = 0 для любого отличного от α набора β такого, что β ≤ α.
- Если ФАЛ ƒ(x1,...,xn) монотонно зависит от БП xi, то ни одна из ее простых импликант не может содержать букву ¬xi
[править] Определение монотонной ФАЛ, формулировка утверждения об особенностях ДНФ для монотонных ФАЛ
- ФАЛ ƒ(x1...xn) называется монотонной, если ƒ(α) ≤ ƒ(β) для любых наборов α и β куба B n таких, что α ≤ β
Утверждение. Сокращенная ДНФ U монотонной ФАЛ ƒ, ƒ ∈ P2(n), является единственной тупиковой ДНФ этой ФАЛ и имеет вид: U(x1...xn) = ∨β∈Nƒ+ Kβ+(x1...xn)
[править] Определение цепной и циклической ФАЛ. Особенности ДНФ циклической ФАЛ, используемые в теореме Журавлева о ДНФ сумма минимальных
- Функция ƒ(x1,...,xn) называется цепной (циклической) функцией длины t, если ее сокращенная ДНФ с "геометрической" точки зрения представляет собой цепь (соответственно цикл) из t полседовательно соединенных ребер N1, N2, ..., Nt куба Bn.
- Цепная ФАЛ ƒ нечетной длины t = 2k - 1 ≥ 3 имеет единственную минимальную ДНФ, которая совпадает с ее ДНФ ΣM и соответствует покрытию N1 ∪ N3 ∪ ... ∪ Nt
[править] Формулировка теоремы Журавлева о ДНФ сумма минимальных
Утверждение (теорема Журавлева). При любом n ∈ Ν, n ≥ 3, в P2(n) существуют ФАЛ ƒ' и ƒ", имеющие общую простую импликанту К, которая входит в ДНФ ∑M одной, но не входит в ДНФ ∑M другой из этих ФАЛ и для которой Sn-3(NK,ƒ') = Sn-3(NK,ƒ").
[править] Определение ФАЛ покрытия матрицы и ее свойства, утверждение о КНФ для ФАЛ покрытия
- Пусть N = {α1,...αs,} - конечное множество, а П = (N1,...,Np) - система его подмножеств, образующих покрытие множества N. Сопоставим паре (N,П) матрицу M ∈ Bp,s, для которой M<i,j> = 1 ⇔ αj ∈ Ni. Будем говорить, что i-я строка матрицы М покрывает ее j-й столбец, если M<i,j> = 1 и что система строк с номерами из I, I ⊆ [1,p], образует покрытие матрицы М, если каждый ее столбец покрывается хотябы одной строкой с номером из I, то есть система подмножеств {Ni}i ∈ I задает покрытие множества N.
- Пусть M ∈ Bp,s - матрица без нулевых столбцов. Сопоставим i-й строке матрицы М БП yi, а каждому набору β ∈ Bp значений этих переменных y = (y1,...,yp) - множество строк матрицы М с номерами из множества I = I(β) ⊆ [1,p], где i ∈ I(β) ⇔ β<i> = 1. ФАЛ F(y), для которой F(β) = 1 ⇔ система строк матрицы М с номерами из I(β) образует ее покрытие, будем называть функцией покрытия матрицы М.
Свойства ФАЛ покрытия матрицы
- монотонность
- ее "нижние единицы" соответствуют тупиковым покрытиям
Утверждение. Функция покрытия F(y1,...,yp) матрицы M ∈ Bp,s без нулевых столбцов задается КНФ вида: (*)
Следствие. В результате раскрытия скобок и приведения подобных из КНФ (*) можно получить сокращенную ДНФ ФАЛ F(y), простые импликанты которой взаимно однозначно соответствуют тупиковым покрытиям матрицы М.
[править] Градиентный алгоритм покрытия матрицы и утверждение о длине градиентного покрытия
- Градиентный алгоритм: На каждом шаге алгоритма в матрице выбирается и включается в покрытие такая строка, которая покрывает наибольшее число ещё не покрытых столбцов (если таких строк несколько, из них выбирается строка с наименьшим номером). Алгоритм заканчивается свою работу после того шага, на котором получилось покрытие.
Утверждение. Пусть для действительного γ, 0 < γ ≤ 1, в каждом столбце матрицы M, M ∈ Bp,s, имеется не меньше чем γ•p единиц. Тогда покрытие матрицы M, получаемое с помощью градиентного алгоритма, имеет длину не больше, чем , где ln+x = ln x, если x ≥ 1 и ln+x = 0, если 0 < x ≤ 1.
[править] Определение протыкающего множества для граней единичного куба и верхняя оценка его мощности.
- Пусть N = {α1,...αs,} - конечное множество, а П = (N1,...,Np) - система его подмножеств. Множество, протыкающее систему П - такое подмножество множества N,в котором ∀ i ∈ [1,p] имеется хотябы один элемент из Ni.
Утверждение. При любых натуральных n и m, m ≤ n, в кубе Bn всегда найдется множество мощности не более, чем n×2m, протыкающее все грани ранга m.
[править] Определение функции Шеннона R(n) для ранга ДНФ и ее значение.
- R(n) = maxƒ∈P2(n) R(ƒ);
- R(n) = n × 2n − 1
[править] Определение функции Шеннона λ(n) для длины ДНФ и ее значение.
- λ(n) = maxƒ∈P2(n) λ(ƒ);
- λ(n) = 2n − 1
[править] Определение длины ДНФ λ(ƒ) для ФАЛ ƒ и ее оценки для почти всех ФАЛ ƒ от n переменных
- λ(ƒ) = minДНФ U, реализующим f λ(U)
- Для почти всех ФАЛ из P2(n) λ(ƒ)<~ (3/4)*2n − 1
[править] Определение ранга ДНФ R(f) для ФАЛ ƒ и ее оценки для почти всех ФАЛ ƒ от n переменных
- R(f) = minДНФ U, реализующим f R(U)
- Для почти всех ФАЛ из P2(n) R(f)<~ (3/4)*n*2n − 1
[править] Определение проверяющего теста матрицы и его ФАЛ, утверждение и КНФ для ФАЛ проверяющего теста
Пусть есть схема Σ1, которая реализует ФАЛ f1. Пусть есть источник помех И. Под действием источника И схема Σ может переходить в одно из неисправных состояний Σ2, …, Σs, каждое из которых реализует ФАЛ fi, i = 2, s.
Пусть (Σ, И) — модель ненадёжной схемы Σ с возможными состояниями Σ1, …, Σs, в которых реализуются ФАЛ f1, …, fs, определённые на множестве наборов A = {α1, …, αp} ⊆ Bn. Рассмотрим матрицу M ∈ Bp, s, M[i, j] = fj(αi). Множество строк матрицы M с номерами из T ⊆ [1, p] называется проверяющим тестом матрицы M, если для ∀j ∈ 1, s, ∃t ∈ T такое, что M[t, 1] ≠ M[t, j].
Утверждение. Функция проверяющего теста f(y1, …, yp) для отделимой по столбцам матрицы M ∈ Bp, s может быть задана с помощью КНФ
где N = {(1, j) | j ∈ 1, s}
[править] Утверждение об оценке длины диагностического теста для произвольной таблицы с заданным числом столбцов
Утверждение. Длина любого тупикового диагностического теста для отделимой по столбцам матрицы из множества Bp,s заключена в пределах от ⌈log s⌉ до (s − 1)
[править] !!! Описание ЧУМ, антицепями которого являются тупиковые ДНФ.
Ранжированное множество длины (n+1) всех граней n-мерного единичного куба с отношением вложения. (не точно, стр. 63)
[править] Основные классы дискретных управляющих систем. Структурные представления и эквивалентные преобразования схем, оценка их числа
[править] Индуктивное определение формулы и реализуемой ею ФАЛ
Любая переменная xj из X считается формулой глубины 0 над множеством Б, которая реализует функцию xj. Если φ(x1,...,xk) ∈ Б и для каждого i, i ∈ [1,k], определена формула Fi глубины qi над множеством Б, которая реализует функцию ƒi из PA, то запись F вида
F = φ(F1,...,Fk)
является формулой глубины q = max{q1,...,qk} + 1 над Б, которая реализует функцию ƒ вида ƒ = φ(ƒ1,...,ƒk).
[править] Индуктивное определение π-схемы и нахождение реализуемой ею ФАЛ
Простейшей π-схемой считается любая (1,1)-КС, которая состоит из одного контакта, соединяющего полюса. Если π-схемы ∑1 и ∑2 уже определены, то (1,1)-КС ∑1(∑2), которая получается в результате их последовательного (параллельного) соединения тоже является π-схемой.
[править] Определение разделительной по входам (выходам) КС и формулировка леммы Шеннона
КС разделительна по входам (выходам), если ФАЛ проводимости для ∀ различных входов (выходов) ≡ 0.
Лемма Шеннона: Пусть Σ = Σ''(Σ') - результат стыковки ⇒ F ≥ F' × F''. F = F' × F'', если Σ'' разделительна по входам, или Σ' разделительна по выходам.
[править] Определение подсхемы Σ' КС ∑ с указанием особенностей, связанных с объявлением вершин Σ' её полюсами. Основное тождество t4 (введение фиктивной переменной) и вспомогательное тождество t11 (лемма о звезде); обобщенные тождества t4(n) и t11(n)
Определение подсхемы Σ' КС Σ:
Σ' — подсхема схемы Σ ⇔
- V(Σ') ⊆ V(Σ)
- E(Σ') ⊆ E(Σ)
-
- ∀ полюс Σ, вошедший в Σ' — полюс Σ'
- ∀ вершина Σ', инцидентная контакту Σ\Σ' - полюс Σ'
- ∀ другая вершина м. б. полюсом Σ'.
t4 | |
---|---|
t11 |
[править] Канонический вид КС от БП x1,...,xn и формулировка утверждения о приведении КС от БП x1,...,xn к каноническому виду с помощью основных тождеств.
∑^ /*здесь и далее крышка пишется над сигмой*/ - схема канонического вида ⇔ 1) ∀ контакт ∑^ лежит на стандартной цепи порядка n, явл. подсхемой ∑^ с полюсами в конечных вершинах цепи. 2) ∀ внутренняя вершина ∑^ - внутренняя вершина стандартной цепи 3) в ∑^ отсутствуют висячие циклы и || стандартные цепи 4) в ∑^ нет существенных транзитивных проводимостей /*вопрос +-, комментарий лектора: отсутствует утверждение о переходе к КВ*/
∑^ получается из ∑ удалением ∑' (подсхемы) и заменой ∑' на ∑' ' с соотв. присоединением полюсов, эквив. ∑ (принцип эквивалентной замены).
[править] Определение величины ||Uc(L, n)|| и её верхняя оценка
- Uc(L, n) — множество приведенных СФЭ Σ = Σ(x1, …, xn; z1) над базисом Б0, для которых L(Σ) ≤ L.
- ||Uc(L, n)|| — число попарно неэквивалентных схем в Uc(L, n)
Утверждение. Для любых натуральных n и L выполняется неравенство: ||Uc(L, n)|| ≤ (8(L + n))L + 1.
[править] Определение тождества для формул и его подстановки
Если к правой и левой частям (1) применить подстановку, то получим тождество:
где и , которое называется подстановкой для тождества t.
[править] Минимальный набор тождеств, входящих в расширенную основную систему, с помощью которого можно любую формулу преобразовать в формулу с поднятыми отрицаниями
В расширенную основную систему входят следующие тождества: r~осн = {rM, rA, rК, rОП, rD, rПК, tП} /* как обычно, ~ стоит над r */
- rA = {tA&,tA∨}
- rK = {tK&,tK∨}
- rОП = {tОП&,tОП∨}
- rD = {tD&,tD∨}
- rПК = {tПК0, &, tПК0, ∨, tПК1, &, tПК1, ∨}
все тождества описаны тут.
[править] !!! Определение КС от БП x1,...,xn как помеченного графа и ФАЛ проводимости между её вершинами
(параграф 6 главы 2)
[править] Формулировка утверждения о связи между π-схемами и формулами с поднятыми отрицаниями
Любой π-схеме можно сопоставить эквивалентную ей формулу F из UФ с поднятыми отрицаниями такую, что R(F) = L(Σ) и обратно.
[править] !!! Определение эквивалентности КС Σ', Σ" и соответствующего тождества. Основное тождество t2 (перестановка контактов в цепочке) и вспомогательное тождество t8 ("расклейка" двух цепочек длины 2 с общим контактом); обобщенные тождества t2(n) и t8(n)
Σ1 = Σ1(x1,....,xn;a1,...,am) Σ2 = Σ2(x1,....,xn;a1,...,am)
Σ1 ~ Σ2 означает что для любых i,j из отрезка [1,m] ФАЛ прововодимости от ai к aj В КС Σ1 равна ФАЛ прововодимости от ai к aj В КС Σ2
[править] !!! Определение суммарного цикломатического числа КС от БП x1,...,xn и формулировка утверждения о его изменениях при применении основных тождеств
(глава 2, стр 72) Множество всех связных компонент графа обозначается через c(G).Напомним, что |E(G)| − |V(G)| + |c(G)| > 0 и что левая часть неравенства называется цикломатическим числом графа G.
[править] Определение структуры CФЭ как графа специального вида и изоморфных СФЭ
Под "абстрактной" схемой понимается сеть, часть пометок которой составляют входные переменные и в каждой вершине которой реализуется функция (столбец из функций) от этих переменных. При этом считается, что сама схема реализует систему (матрицу), состоящую из функций (соответственно столбцов функций), реализованных на её выходах. В качестве выходных пометок схемы используются, как правило, специальные выходные переменные, а схема Sigma с входными переменными (входами) x1,..xn и выходными переменными z1,..zm записывается в виде Sigma=Sigma(x1,..xn; z1,..zn).
Две СФЭ считаются изоморфными, если они изоморфны как помеченные графы, и эквивалентными, если они реализуют равные системы ФАЛ.
[править] Определение ранга, сложности и глубины формулы, утверждение о соотношениях между ними
- R(F) — ранг формулы F — число листьев, связанного с ней дерева
- L(F) — сложность формулы F — число остальных вершин, связанного с ней дерева (не листьев)
- D(F) — глубина формулы F — глубина корня, связанного с ней дерева
- R(F) ≤ L(F) + 1 ≤ 2D(F)
[править] !!! Понятие подформулы и применение тождества к формуле
[править] Минимальный набор тождеств, входящих в расширенную основную систему, с помощью которого формулу с поднятыми отрицаниями можно преобразовать в формулу со следующим порядком применения базисных функций: ¬, &, ∨
- Дистрибутивность t&, ∨D: x1 & (x2 ∨ x3) = (x1 & x2) ∨ (x1 & x3)
- Коммутативность коньюнкции t&К: x1 & x2 = x2 & x1
[править] !!! Определение матрицы ФАЛ, реализуемой КС с p входами и q выходами, определение и свойства матрицы, реализемой КС с m неразделенными полюсами
Глава 2, стр. 57-58
[править] Определение величины ||Uπ(L,n)|| и ее верхняя оценка
- ||Uπ(L,n)|| - число попарно не эквивалентных приведенных π-схем от БП x1,...,xn сложности ≤ L
- ||Uπ(L,n)|| ≤ (16n)L
[править] !!! Определение подстановки тождества для КС, связанной с управляющими БП, и ее применение к КС. Основное тождество t3 (цепь из противоположных контактов) и вспомогательные тождество t10 (замыкание по транзитивности); обобщенные тождества t3(n) и t10(n)
[править] !!! Примеры моделирования основных тождеств для формул в классе СФЭ, примеры тождеств ветвления и снятия для ФЭ и входов СФЭ. Формулировка утверждения о переходе от КПСТ для ЭП формул к КПСТ для ЭП СФЭ
[править] Синтез, сложность и надежность управляющих систем
[править] !!! Определение сложности LC(F) системы ФАЛ F = (ƒ1,...,ƒm) и ее тривиальная нижняя оценка для некоторых систем ФАЛ
[править] Определение функции Шеннона LC(n) и ее верхние оценки, получаемые методом Шеннона и методом О. Б. Лупанова
- LC(n) = maxƒ∈P2(n)LC(ƒ)
- Метод Шеннона: LC(n) <∼ 8•2n/n
- Метод Лупанова: LC(n) ≤ (2n/n)•(1 + (5logn + O(1))/n)
[править] Нижняя оценка функции Шеннона Lπ(n) и то мощностное соотношение, из которого она выводится
- Lπ(n) ≥ 2n / log2n (Асимптотически больше)
- ||Uπ(L,n)|| ≤ (16n)L
[править] Определение мультиплексорной ФАЛ Mn порядка n, утверждение о сложности ее реализации в классах π-схем и формул
Функция вида µn(x1,..xn,y0,..y2n-1) = U (a=(a1,..an)) x1a1...xnanyv(a) называется мультиплексорной функцией (мультиплексором) порядка n, а переменные x=(x1,..xn) называются адресными, y=(y0,..y2n-1) - информационными БП мультиплексора µn.
Lп(µn) <= 3*2n-2, LФ(µn) <= 2n+2-3;
[править] !!! Определение сложности LK(ƒ) ФАЛ ƒ(x1...xn) в классе КС и её тривиальные нижние оценки для ФАЛ ƒ, существенно зависящей от всех своих переменных (с учетом характера этой зависимости)
LK (f) > n для ФАЛ f, существенно зависящей от всех своих переменных.
[править] Определение функции Шеннона Lπ(n) и её верхняя оценка, получаемая с помощью моделирования совершенной ДНФ на основе контактного дерева
- Lπ(n) = maxƒ∈P2(n)Lπ(ƒ)
- Lπ(n) ≤ 2n + 1 − 2 //FIXME
[править] Нижняя оценка функции Шеннона Lc(n) и то мощностное соотношение, из которого она выводится
- LC(n) ≥ 2n / n (Асимптотически больше)
- ||UC(L,n)|| ≤ (8(L + n))L + 1
[править] Определение ДУМ и формулировка утверждения о свойствах стандартного ДУМ
- Дизъюнктивно-универсальное множество (ДУМ) G порядка n и ранга p ⇔ ∀ g ∈ P2(n) ∃ g1,...,gp ∈ G : g = g1∪...∪gp
Утверждение. Пусть m, S, p ∈ N: p * S ≥ 2m, тогда ∃ ДУМ G порядка m и ранга p:
- |G| ≤ p * 2S
- В G ∃ система из p ортогональных функций ψ1,...,ψp : ∀ g ∈ G имплицирует одну из них.
[править] Регулярные разбиения единичного куба и моделирование ФАЛ с помощью БП. Асимптотика сложности контактного дешифратора
Множество δ, δ ⊆ Bq, называется m-регулярным множеством наборов куба Bq, если m < q, |δ| = 2m и все префиксы длины m наборов из δ различны.
m-регулярное разбиение куба Bq — разбиение этого куба, состоящее из m-регулярных множеств δ1, …, δq − m. (???)
моделирование ФАЛ с помощью БП - ???
LK (Qn) ~ 2n
[править] !!! Асимптотически наилучший метод синтеза КС
[править] !!! Построение самокорректирующихся КС
[править] !!! Асимптотически наилучший метод синтеза формул в В0. Поведение функции Шеннона для глубины ФАЛ
[править] !!! Задача синтеза схем для ФАЛ из специальных классов и индивидуальных ФАЛ. Методы получения верхних и нижних оценок сложности, минимальность некоторых схем
[править] Определение m-регулярного множества наборов
Множество δ, δ ⊆ Bq, называется m-регулярным множеством наборов куба Bq, если m < q, |δ| = 2m и все префиксы длины m наборов из δ различны.
[править] !!! Определение (p, q)-самокорректирующейся КС. Утверждение о сложности самокорректирующейся КС, получаемой дублированием