<==Back
Булевы Функции
Метод диаграмм Вейча.
"
Метод позволяет быстро получать минимальные ДНФ булевой функции f небольшого числа переменных. В основе метода лежит задание булевых функций диаграммами некоторого специального вида, получившими название диаграмм Вейча. Для булевой функции двух переменных диаграмма Вейча имеет вид (табл. 4.4.1).
Каждая клетка диаграммы соответствует набору переменных булевой функции в ее таблице истинности. В (табл. 4.4.1) это соответствие показано, В клетке диаграммы Вейча ставится единица, если булева функция принимает единичное значение на соответствующем наборе. Нулевые значения булевой функции в диаграмме Вейча не ставятся. Для булевой функции трех переменных диаграмма Вейча имеет следующий вид (табл. 4.4.2).
Добавление к ней еще такой же таблицы дает диаграмму для функции 4-х переменных (табл. 4.4.3).
Таким же образом, т. е. приписыванием еще одной диаграммы 3-х переменных к только что рассмотренной, можно получить диаграмму для функции 5-ти переменных и т. д., однако диаграммы для функций с числом переменных больше 4-х используются редко. Для приведенных диаграмм характерно следующее:
- каждой клетке диаграммы соответствует свой набор;
- соседние наборы расположены рядом в строке либо в столбце.
Соседними наборами называются наборы, отличающиеся одной компонентой. Напомним, что конституенты, соответствующие таким наборам, склеиваются (см. метод Квайна- Мак-Класки). Например, для функции, заданной табл. 9.22,
конституенты, соответствующие паре единиц в левой части таблицы, склеиваются и порождают элементарное произведение из 2-х букв:
х1х2/х3 v x1x2x 3 = x1x2
О паре единиц в правой части диаграммы можно сказать то же самое:
/х1х2/х3 v /x1/x2/x 3 = /x1/x3
Отметим, что получающееся элементарное произведение легко определить сразу по диаграмме: это произведение переменных, принимающих одно и то же значение в обеих клетках.
Еще одно важное замечание: столбцы, расположенные по краям диаграммы, тоже считаются соседними. Для нашего примера это означает, что имеет место еще одно склеивание, в результате которого, следуя указанному правилу, получаем элементарное произведение x2/x3 Из рассмотренных ранее методов нам известно, что возможно дальнейшее склеивание получаемых элементарных произведений. На диаграммах Вейча они тоже располагаются рядом. Общее правило склеивания на диаграммах Вейча можно сформулировать следующим образом: склеиванию подлежат прямоугольные конфигурации, заполненные единицами и содержащие число клеток, являющееся степенью 2. Получающееся новое элементарное произведение определяется как произведение переменных, не меняющих своего значения на всех склеиваемых наборах. Число m оставшихся переменных в элементарном произведении определяется легко:
m = n - log2M
где n - число переменных функции, М - число склеиваемых наборов. Метод широко используется на практике, благодаря простоте и удобству. После небольшой тренировки достигается элементарный навык определения минимальной ДНФ по диаграмме "с первого взгляда". Минимизация булевой функции заключается в нахождении минимального накрытия всех единиц диаграммы Вейча блоками из единиц (указанной конфигурации), расположенных в соседних клетках диаграммы. При этом всегда считается, что левый край диаграммы Bейча 4-х переменных примыкает к ее правому краю, а верхний oкрай диаграммы примыкает к нижнему ее краю. После получения минимального накрытия всех единиц диаграммы Вейча, минимальная ДНФ булевой функции записывается как дизъюнкция элементарных конъюнкций, соответствующих выделенным блокам единиц в диаграмме. Рассмотрим несколько примеров.
Пример. Булева функция f имеет следующую СДНФ:
f=х1х2х3 v х1/х2х3 v
/х1/х2/х3 v
/х1/х2/х3 v
х1х2/х3.
Найти минимальную ДНФ с помощью диаграммы Вейча. Диаграмма Вейча, соответствующая функции f, представлена в табл. 4.4.5. Минимальное накрытие всех единиц диаграммы возможно только блоками по две единицы. Каждому такому блоку соответствует своя конъюнкция, как показано в табл. 4.4.5.
Следовательно, минимальная ДНФ функции имеет вид:
f = х1х2 v
/х1/х2 v
х1х3.
Пример.
f1=х1х2х3 v
/х1х4.
f2=х1х2х4 v
х2х3/х4 v
х1х3 v
/х2х3х4 v
х1х2х3x4.
f3=х3/х4 v
/х3х4.
f4=/х3х4 v
/х1х4 v
х1х3/х4.
f5=х3 v х4.
f6=х3х4 v
/х3/х4 v
х1х2х3.
"
Использованная литература:
1) "Прикладная теория цифровых автоматов" Киев "Вища Школа" 1987
К.Г. Самофалов, А.М. Романкевич, В.Н. Валуйский,
Ю.С. Каневский, М.М. Пиневич
страницы (202 - 205).
