В автоматизированном доказательстве теорем понятие « клаузальная нормальная форма » часто используется в более узком смысле, означая конкретное представление формулы КНФ в виде набора наборов литералов.
Алгоритм вычисления КНФ-эквивалента заданной пропозициональной формулы опирается на в дизъюнктивной нормальной форме (ДНФ) : шаг 1. [ 2 ]
Затем преобразуется в заменяя AND на OR и наоборот, отрицая при этом все литералы. Удалить все . [ 1 ]
Поскольку все пропозициональные формулы можно преобразовать в эквивалентную формулу в конъюнктивной нормальной форме, доказательства часто основаны на предположении, что все формулы являются КНФ. Однако в некоторых случаях это преобразование в CNF может привести к экспоненциальному взрыву формулы. Например, перевод формулы, отличной от CNF
в CNF создает формулу с положения:
Каждое предложение содержит либо или для каждого .
Существуют преобразования в КНФ, которые избегают экспоненциального увеличения размера, сохраняя выполнимость, а не эквивалентность . [ 3 ] [ 4 ] Эти преобразования гарантированно только линейно увеличивают размер формулы, но вводят новые переменные. Например, приведенную выше формулу можно преобразовать в КНФ, добавив переменные следующее:
Интерпретация удовлетворяет этой формуле только в том случае , если хотя бы одна из новых переменных верна. Если эта переменная , то оба и также верны. Это означает, что каждая модель , удовлетворяющая этой формуле, также удовлетворяет исходной. С другой стороны, этому удовлетворяют лишь некоторые модели исходной формулы: поскольку не упоминаются в исходной формуле, их значения не имеют отношения к ее удовлетворению, чего нет в последней формуле. Это означает, что исходная формула и результат перевода равновыполнимы , но не эквивалентны .
Альтернативный перевод — преобразование Цейтина — включает в себя также придаточные предложения . С учетом этих положений формула подразумевает ; эта формула часто считается «определяющей» быть именем для .
Это максимальное количество дизъюнкций, которое может иметь КНФ. [ и ]
Все комбинации истинностных функций могут быть выражены с помощью дизъюнкции, по одной на каждую строку таблицы истинности. В примере ниже они подчеркнуты.
Пример
Рассмотрим формулу с двумя переменными и .
Самый длинный возможный CNF имеет дизъюнкции: [ и ]
Важный набор проблем вычислительной сложности включает в себя поиск таких присвоений переменным булевой формулы, выраженных в конъюнктивной нормальной форме, чтобы формула была истинной. Проблема k -SAT — это проблема поиска удовлетворяющего назначения булевой формуле, выраженной в КНФ, в которой каждая дизъюнкция содержит не более k переменных. 3-SAT является NP-полной (как и любая другая k задача -SAT с k > 2), тогда как известно, что 2-SAT имеет решения за полиномиальное время . Как следствие, [ ж ] задача преобразования формулы в ДНФ с сохранением выполнимости является NP-трудной ; двойственно , преобразование в CNF с сохранением достоверности также является NP-трудным; следовательно, преобразование с сохранением эквивалентности в DNF или CNF снова является NP-трудным.
Типичные проблемы в этом случае связаны с формулами в «3CNF»: конъюнктивной нормальной форме с не более чем тремя переменными на конъюнкт. Примеры таких формул, встречающиеся на практике, могут быть очень большими, например, со 100 000 переменных и 1 000 000 конъюнктов.
Формула в CNF может быть преобразована в равновыполнимую формулу в « k CNF» (для k ≥3), заменив каждый конъюнкт более чем k переменными. двумя союзами и с Z — новую переменную и повторять столько раз, сколько необходимо.
В логике первого порядка конъюнктивную нормальную форму можно использовать дальше, чтобы получить клаузальную нормальную форму логической формулы, которую затем можно использовать для выполнения разрешения первого порядка .
При автоматизированном доказательстве теорем на основе разрешения формула CNF
Устраните импликации и эквивалентности: повторно замените с ; заменять с . В конечном итоге это устранит все случаи и .
Переместите НОТ внутрь, неоднократно применяя закон Де Моргана . В частности, заменить с ; заменять с ; и заменить с ; заменять с ; с . После этого может встречаться только непосредственно перед символом-предикатом.
Стандартизируйте переменные
Для таких предложений, как которые дважды используют одно и то же имя переменной, измените имя одной из переменных. Это позволит избежать путаницы при удалении кванторов. Например, переименован в .
Переместить кванторы наружу: повторно заменить с ; заменять с ; заменять с ; заменять с . Эти замены сохраняют эквивалентность, поскольку предыдущий шаг стандартизации переменных гарантировал, что не встречается в . После этих замен квантор может встречаться только в начальном префиксе формулы, но никогда внутри , , или .
Повторно заменить с , где это новый -арный символ функции, так называемая « функция Скулема ». Это единственный шаг, который сохраняет только выполнимость, а не эквивалентность. Он устраняет все экзистенциальные кванторы.
Отбросьте все кванторы универсальности.
Распределить OR внутри AND: многократно заменить с .
Пример
Например, формула «Любой, кто любит всех животных, в свою очередь любим кем-то» преобразуется в CNF (а затем в форму предложения в последней строке) следующим образом (выделение редексов правил замены в ):
Неформально функция Скулема можно рассматривать как уступку человеку, которому любим, в то время как дает животное (если есть), которое не любит. Третья последняя строка снизу читается как « не любит животное , или еще любим " .
Цейтин, Григорий С. (1968). «О сложности вывода в исчислении высказываний» (PDF) . В Слисенко А.О. (ред.). Структуры в конструктивной математике и математической логике, часть II, Семинары по математике (перевод с русского) . Математический институт им. Стеклова. стр. 115–125.
Arc.Ask3.Ru Номер скриншота №: 3af0755f24463de50519422c37619658__1718049120 URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/3a/58/3af0755f24463de50519422c37619658.html Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1: Conjunctive normal form - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)