Discrete-mathematics-simplification-of-boolean-functions
ブール関数の簡素化
代数関数を使用した単純化
このアプローチでは、ブールIDを適用することにより、1つのブール式が最小化されて同等の式になります。
問題1
ブールアイデンティティを使用して、次のブール式を最小化-
F(A、B、C)= A'B + BC '+ BC + AB'C'
溶液
与えられた、$ F(A、B、C)= A’B + BC '+ BC + AB’C' $
または、$ F(A、B、C)= A’B (BC ' BC')+ BC + AB’C '$
[i等法により、BC '= BC' + BC ']
または、$ F(A、B、C)= A’B (BC ' BC)+(BC' + AB’C ')$
または、$ F(A、B、C)= A’B + B(C '+ C)+ C'(B + AB ')$
[分配法による]
または、$ F(A、B、C)= A’B + B.1 + C '(B + A)$
[(C '+ C)= 1および吸収則(B + AB')=(B + A)]
または、$ F(A、B、C)= A’B + B + C '(B + A)$
{空} [B.1 = B]
または、$ F(A、B、C)= B(A '+ 1)+ C'(B + A)$
または、$ F(A、B、C)= B.1 + C '(B + A)$
{空} [(A '+ 1)= 1]
または、$ F(A、B、C)= B + C '(B + A)$
{空} [As、B.1 = B]
または、$ F(A、B、C)= B + BC '+ AC' $
または、$ F(A、B、C)= B(1 + C ')+ AC' $
または、$ F(A、B、C)= B.1 + AC '$
[As、(1 + C ')= 1]
または、$ F(A、B、C)= B + AC '$
[As、B.1 = B]
したがって、$ F(A、B、C)= B + AC '$は最小化された形式です。
問題2
ブールアイデンティティを使用して、次のブール式を最小化-
F(A、B、C)=(A + B)(A + C)
溶液
与えられた、$ F(A、B、C)=(A + B)(A + C)$
または、$ F(A、B、C)= A.A + A.C + B.A + B.C $ [分配ルールの適用]
または、$ F(A、B、C)= A + A.C + B.A + B.C $ [I等法の適用]
または、$ F(A、B、C)= A(1 + C)+ B.A + B.C $ [分配法の適用]
または、$ F(A、B、C)= A + B.A + B.C $ [支配法の適用]
または、$ F(A、B、C)=(A + 1).A + B.C $ [分配法の適用]
または、$ F(A、B、C)= 1.A + B.C $ [支配法の適用]
または、$ F(A、B、C)= A + B.C $ [支配法の適用]
したがって、$ F(A、B、C)= A + BC $は最小化された形式です。
カルノーの地図
1953年にモーリスカルナウインによって導入されたカルノーマップ(Kマップ)は、ブール代数表現を単純化するために使用される真理値表のグリッドのような表現です。 カルノーマップには、異なる位置に0個と1個のエントリがあります。 ブール式を共通の要因とともにグループ化し、式から不要な変数を削除します。 Kマップでは、垂直または水平のセル境界を超えると、常に1つの変数のみが変更されます。
例1
任意の真理値表を以下に示します-
A | B | A operation B |
---|---|---|
0 | 0 | w |
0 | 1 | x |
1 | 0 | y |
1 | 1 | z |
今、私たちは上記の真理値表のkマップを作成します-
例2
次に、式のKマップを作成します-AB + A’B ’
Kマップを使用した単純化
K-mapは、隣接するセルを1つの用語に結合することにより、ブール式を簡素化するためのいくつかのルールを使用します。 ルールは以下のとおりです-
- ルール1 *-ゼロを含むセルはグループ化できません。
間違ったグループ化
- ルール2 *-グループには2n個のセル(nは1から始まる)を含める必要があります。
間違ったグループ化
- ルール3 *-グループ化は水平または垂直でなければなりませんが、対角線であってはなりません。
間違った斜めのグループ化
適切な垂直グループ化
適切な水平グループ化
- ルール4 *-グループは可能な限り広くカバーする必要があります。
不十分なグループ化
適切なグループ化
- ルール5 *-セルの1つが他のセルとグループ化できない場合、それ自体がグループとして機能します。
適切なグループ化
- ルール6 *-グループは重複する場合がありますが、グループはできるだけ少なくする必要があります。
適切なグループ化
- ルール7 *-一番左のセルを一番右のセルとグループ化し、一番上のセルを一番下のセルとグループ化できます。
適切なグループ化
問題
Kマップを使用して、次のブール式を最小化-
F(A、B、C)= A'BC + A'BC '+ AB'C' + AB'C
溶液
各項はk-mapに入れられ、次のようになります-
FのKマップ(A、B、C)
今、私たちは上記のルールに従って1のセルをグループ化します-
FのKマップ(A、B、C)
$ A’B $と$ AB ’$と呼ばれる2つのグループがあります。 したがって、$ F(A、B、C)= A’B + AB ’= A \ oplus B $。 これは最小化された形式です。