~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Arc.Ask3.Ru ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
Номер скриншота №:
✰ A35D5AD3B3F79C4050AD18AABD454A4B__1718049120 ✰
Заголовок документа оригинал.:
✰ Conjunctive normal form - Wikipedia ✰
Заголовок документа перевод.:
✰ Конъюнктивная нормальная форма — Википедия, бесплатная энциклопедия ✰
Снимок документа находящегося по адресу (URL):
✰ https://en.wikipedia.org/wiki/Conjunctive_normal_form ✰
Адрес хранения снимка оригинал (URL):
✰ https://arc.ask3.ru/arc/aa/a3/4b/a35d5ad3b3f79c4050ad18aabd454a4b.html ✰
Адрес хранения снимка перевод (URL):
✰ https://arc.ask3.ru/arc/aa/a3/4b/a35d5ad3b3f79c4050ad18aabd454a4b__translat.html ✰
Дата и время сохранения документа:
✰ 11.06.2024 10:15:50 (GMT+3, MSK) ✰
Дата и время изменения документа (по данным источника):
✰ 10 June 2024, at 22:52 (UTC). ✰ 

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Ask3.Ru ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
Сервисы Ask3.ru: 
 Архив документов (Снимки документов, в формате HTML, PDF, PNG - подписанные ЭЦП, доказывающие существование документа в момент подписи. Перевод сохраненных документов на русский язык.)https://arc.ask3.ruОтветы на вопросы (Сервис ответов на вопросы, в основном, научной направленности)https://ask3.ru/answer2questionТоварный сопоставитель (Сервис сравнения и выбора товаров) ✰✰
✰ https://ask3.ru/product2collationПартнерыhttps://comrades.ask3.ru


Совет. Чтобы искать на странице, нажмите Ctrl+F или ⌘-F (для MacOS) и введите запрос в поле поиска.
Arc.Ask3.ru: далее начало оригинального документа

Конъюнктивная нормальная форма — Википедия, бесплатная энциклопедия Jump to content

Конъюнктивная нормальная форма

Из Википедии, бесплатной энциклопедии

В булевой логике формула если находится в конъюнктивной нормальной форме ( CNF ) или форме, она представляет собой соединение одного или нескольких предложений , где предложение является дизъюнкцией литералов ; клаузальной нормальной иначе говоря, это произведение сумм или И из ИЛИ . Как каноническая нормальная форма , она полезна в автоматизированном доказательстве теорем и теории цепей .

В автоматизированном доказательстве теорем понятие « клаузальная нормальная форма » часто используется в более узком смысле, означая конкретное представление формулы КНФ в виде набора наборов литералов.

Определение [ править ]

Логическая формула считается находящейся в КНФ, если она представляет собой конъюнкцию одной или нескольких дизъюнкций одного или нескольких литералов . Как и в дизъюнктивной нормальной форме (ДНФ), единственными пропозициональными операторами в КНФ являются или ( ), и ( ), и не ( ). Оператор not может использоваться только как часть литерала, то есть он может предшествовать только пропозициональной переменной .

Ниже приведена контекстно-свободная грамматика для CNF:

  1. CNF → ( Дизъюнкция ) КНФ
  2. CNF → ( Дизъюнкция )
  3. Дизъюнкция Буквальный Дизъюнкция
  4. Дизъюнкция Буквальный
  5. Буквальный Переменная
  6. Литерал Переменная

Где Variable — любая переменная.

Все следующие формулы в переменных , и находятся в конъюнктивной нормальной форме:

Следующие формулы не находятся в конъюнктивной нормальной форме:

  • , поскольку оператор AND вложен в оператор NOT
  • , поскольку оператор OR вложен в оператор NOT
  • , поскольку оператор AND вложен в оператор OR

Преобразование в CNF [ править ]

В классической логике каждую пропозициональную формулу можно преобразовать в эквивалентную формулу в КНФ. [1] Это преобразование основано на правилах логической эквивалентности : исключении двойного отрицания , законах Де Моргана и распределительном законе .

Основной алгоритм [ править ]

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. Убрать все . [1]

Преобразование синтаксическими средствами [ править ]

Преобразуйте в КНФ пропозициональную формулу .

Шаг 1 : Преобразуйте его отрицание в дизъюнктивную нормальную форму. [2]

, [а]

где каждый это соединение литералов . [б]

Шаг 2 : Отрицание . Затем сдвиньте внутрь, применяя (обобщенные) эквивалентности Де Моргана до тех пор, пока это становится невозможным.

где

Шаг 3 : Удалите все двойные отрицания.

Пример

Преобразуйте в КНФ пропозициональную формулу . [с]

(Полный) ДНФ-эквивалент его отрицания: [2]

Преобразование семантическими средствами [ править ]

Эквивалент формулы в CNF может быть получен из ее таблицы истинности . Еще раз рассмотрим формулу

. [с]

Соответствующая таблица истинности

Т Т Т Ф Т Ф Ф Т Ф
Т Т Ф Ф Т Ф Т Т Ф
Т Ф Т Т Ф Т Ф Т Т
Т Ф Ф Т Ф Ф Т Ф Т
Ф Т Т Т Ф Т Ф Т Т
Ф Т Ф Т Ф Ф Т Ф Т
Ф Ф Т Т Ф Т Ф Т Ф
Ф Ф Ф Т Ф Т Т Т Ф

CNF-эквивалент является

Каждая дизъюнкция отражает присвоение переменных, для которых оценивается как F(alse).
Если в таком присваивании переменная

  • равно T(rue), то литералу присваивается значение в дизъюнкции,
  • равно F(alse), то литералу присваивается значение в дизъюнкции.

Другие подходы [ править ]

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 .

Максимальное количество дизъюнкций [ править ]

Рассмотрим пропозициональную формулу с переменные, .

Есть возможные литералы: .

имеет непустые подмножества. [д]

Это максимальное количество дизъюнкций, которое может иметь КНФ. [Это]

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: [Это]

Эта формула противоречит .

Вычислительная сложность [ править ]

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 2-SAT известно, что имеет решения за полиномиальное время . Как следствие, [ф] 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.

Логика первого порядка [ править ]

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

, [г] обычно представляют как набор множеств
.

См. пример ниже.

Преобразование из логики первого порядка [ править ]

Чтобы преобразовать логику первого порядка в CNF: [5]

  1. Привести отрицание к нормальной форме .
    1. Устраните импликации и эквивалентности: повторно замените с ; заменять с . В конечном итоге это устранит все случаи и .
    2. 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.
  2. Стандартизируйте переменные
    1. 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 .
  3. Сколемизировать высказывание
    1. 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 .
    2. 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.
  4. Отбросьте все кванторы универсальности.
  5. 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 ):

на 1,1
на 1,1
на 1,2
на 1,2
на 1,2
на 2
на 3,1
на 3,1
на 3,2
на 4
на 5
( пункта представление )

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 " .

Вторая последняя строка сверху, , является КНФ.

См. также [ править ]

Примечания [ править ]

  1. ^ максимальное количество союзов для
  2. ^ максимальное количество литералов для
  3. ^ Перейти обратно: а б = (( NOT (p AND q)) IFF (( NOT r) NAND (p XOR q)))
  4. ^
  5. ^ Перейти обратно: а б Предполагается, что повторы и вариации (например, на основе коммутативности и ассоциативности ) и не происходят.
  6. ^ так как одним из способов проверки КНФ на выполнимость является преобразование ее в ДНФ , выполнимость которой можно проверить за линейное время
  7. ^ максимальное количество дизъюнкций
    максимальное количество литералов

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Arc.Ask3.Ru: конец оригинального документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: A35D5AD3B3F79C4050AD18AABD454A4B__1718049120
URL1:https://en.wikipedia.org/wiki/Conjunctive_normal_form
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 не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, денежную единицу можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)