Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634928)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система

Дискретная математика. Формально-логические системы и языки (5000,00 руб.)

0   0
Первый авторАвдошин
АвторыНабебин А.А.
ИздательствоМ.: ДМК Пресс
Страниц391
ID794856
АннотацияКнига содержит основные сведения из формально-логических систем. Это функции алгебры логики (булевы функции), теорема Поста о функциональной полноте, k-значные логики, производные булевых функций, аксиоматические исчисления высказываний, предикатов, секвенций, резолюций и язык программирования Пролог. Рассматриваются монадическая логика, конечные автоматы и представимые ими языки, темпоральная логика, аксиоматический язык программирования OBJ3. В основу книги положен многолетний опыт преподавания авторами дисциплины «Дискретная математика» на факультете бизнес-информатики, на факультете компьютерных наук Национального исследовательского университета Высшая школа экономики и на факультете автоматики и вычислительной техники Национального исследовательского университета Московский энергетический институт. Книга предназначена для студентов бакалавриата, обучающихся по направлениям 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», 09.03.02 «Информационные системы и технологии», 09.03.03 «Прикладная информатика», 09.03.04 «Программная инженерия», а также для ИТ-специалистов и разработчиков программных продуктов.
ISBN978-5-97060-622-3
УДК510.6
ББК22.12
Авдошин, С.М. Дискретная математика. Формально-логические системы и языки / А.А. Набебин; С.М. Авдошин .— Москва : ДМК Пресс, 2018 .— 391 с. — ISBN 978-5-97060-622-3 .— URL: https://rucont.ru/efd/794856 (дата обращения: 30.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Дискретная_математика._Формально-логические_системы_и_языки.pdf
ББКУДК 510.6 22.12 А18 Калягин В. А. — доктор физико-математических наук, профессор НИУ ВШЭ Петренко А. К. — доктор технических наук, профессор, заведующий отделом «Технологии программирования» Института системного программирования РАН Ре цензенты: Захаров В. А. — доктор физико-математических наук, профессор МГУ им. М. В. Ломоносова На у чный р едак т ор: А18 Дискретная математика. Формально-логические системы и языки. – М.: ДМК Пресс, 2018. – 390 с.: ил. Авдошин С. М., Набебин А. А. ISBN 978-5-97060-622-3 Книга содержит основные сведения из формально-логических систем. Это функции алгебры логики (булевы функции), теорема Поста о функциональной полноте, k-значные логики, производные булевых функций, аксиоматические исчисления высказываний, предикатов, секвенций, резолюций и язык программирования Пролог. Рассматриваются монадическая логика, конечные автоматы и представимые ими языки, темпоральная логика, аксиоматический язык программирования OBJ3. В основу книги положен многолетний опыт преподавания авторами дисциплины «Дискретная математика» на факультете бизнес-информатики, на факультете компьютерных наук Национального исследовательского университета Высшая школа экономики и на факультете автоматики и вычислительной техники Национального исследовательского университета Московский энергетический институт. Книга предназначена для студентов бакалавриата, обучающихся по направлениям 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», 09.03.02 «Информационные системы и технологии», 09.03.03 «Прикладная информатика», 09.03.04 «Программная инженерия», а также для ИТ-специалистов и разработчиков программных продуктов. УДК 510.6 ББК 22.12 Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в кавлкой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения адельцев авторских прав. ISBN 978-5-97060-622-3 © Авдошин С. М., Набебин А. А., 2018 © Оформление, издание, ДМК Пресс, 2018
Стр.3
Содержание Предисловие .......................................................................................................................................... 9 Введение .................................................................................................................................................13 Часть I. АЛГЕБРА ЛОГИКИ И ПРЕДИКАТЫ ..................................................................27 Глава 1. Алгебра логики .................................................................................................................28 1.1. Функции алгебры логики ...........................................................................................................28 1.2. Формулы. Реализация функций формулами ......................................................................29 1.3. Равносильные преобразования формул .............................................................................31 1.4. Нормальные формы. Совершенные нормальные формы ............................................33 Совершенные нормальные формы ..........................................................................................34 1.5. Минимизация нормальных форм ...........................................................................................36 1.5.1. Алгоритм Куайна построения сокращенной ДНФ ..................................................38 1.5.2. Алгоритм построения сокращенной ДНФ с помощью КНФ ...............................39 1.5.3. Построение всех тупиковых ДНФ ..................................................................................41 1.5.4. Алгоритм минимизации функций в классе ДНФ .....................................................42 1.5.5. Алгоритм минимизации функций в классе КНФ .....................................................43 1.5.6. Алгоритм минимизации функций в классе нормальных форм .........................43 1.6. Минимизация частично определенных функций ............................................................45 1.6.1. Алгоритм минимизации частично определенных функций в классе ДНФ .....................................................................................................................................46 1.6.2. Алгоритм минимизации частично определенных функций в классе КНФ .....................................................................................................................................46 1.7. Двойственные функции. Принцип двойственности .........................................................49 1.8. Линейные функции .......................................................................................................................50 1.9. Монотонные функции ..................................................................................................................53 1.10. Теорема Поста о функциональной полноте .....................................................................55 1.11. Предполные классы ...................................................................................................................58 Глава 2. Функции k-значной логики .......................................................................................60 2.1. Функции и отношения .................................................................................................................60 2.2. Самодвойственные функции ....................................................................................................63 2.3. Монотонные функции ..................................................................................................................63 2.4. Линейные функции .......................................................................................................................64 2.5. Функции, сохраняющие разбиение .......................................................................................64 2.6. Классы типа ℂ .................................................................................................................................64
Стр.4
4  Содержание 2.7. Классы типа 𝔹 .................................................................................................................................65 2.8. Сравнение функций двузначной и многозначной логик ..............................................66 Глава 3. Производные булевой функции в синтезе логических схем ...............67 3.1. Производная булевой функции ...............................................................................................67 3.2. Синтез логических схем методом каскадов .......................................................................70 3.3. Разложение булевой функции в ряд .....................................................................................77 Глава 4. Синтез схем из функциональных элементов .................................................80 4.1. Схема из функциональных элементов .................................................................................80 4.2. Функции Шеннона ........................................................................................................................82 4.3. Элементарные методы синтеза схем ....................................................................................82 4.4. Синтез мультиплексоров ............................................................................................................84 4.5. Элементы функциональной декомпозиции .......................................................................86 4.6. Обнаружение неисправностей в схемах .............................................................................91 Глава 5. Аксиоматическое исчисление высказываний ...............................................94 5.1. Определение исчисления высказываний ...........................................................................94 5.2. Теорема дедукции в исчислении высказываний ............................................................98 5.3. Производные правила вывода .............................................................................................100 5.4. Тождественно истинные и доказуемые формулы .........................................................105 5.5. Разрешимость, непротиворечивость, полнота, независимость аксиом ................108 5.6. Формулировка исчисления высказываний с единственным правилом вывода – правилом заключения ..................................................................................................111 Глава 6. Логика предикатов ......................................................................................................113 6.1. Предикаты, кванторы ................................................................................................................113 6.2. Общезначимость, выполнимость, невыполнимость, опровержимость формул логики предикатов ............................................................................................................115 6.3. Равносильность формул ..........................................................................................................119 6.4. Нормальные формы ..................................................................................................................121 6.4.1. Префиксная нормальная форма .................................................................................121 6.4.2. Стандартная форма Сколема ........................................................................................122 6.5. Проблема разрешимости в логике предикатов .............................................................125 6.5.1. Проблема разрешимости $-формул ..........................................................................126 6.5.2. Проблема разрешимости ∀-формул ......................................................................... 127 6.5.3. Проблема разрешимости монадической логики ................................................128 6.6. Отношения ....................................................................................................................................130 6.7. Суперпозиция функций ............................................................................................................132 6.8. Операции Мальцева над функциями .................................................................................133 6.9. Алгебра отношений (реляционная алгебра) ....................................................................133 6.10. Алгебра отношений k-значной логики ............................................................................135
Стр.5
Содержание  5 Глава 7. Аксиоматическое исчисление предикатов ...................................................136 7.1. Определение исчисления предикатов ...............................................................................136 7.2. Теорема дедукции в исчислении предикатов .................................................................138 7.3. Непротиворечивость исчисления предикатов ................................................................141 7.4. Семантическая полнота исчисления предикатов относительно класса общезначимых формул ....................................................................................................................142 7.4.1. Непротиворечивые расширения исчисления предикатов ...............................143 7.4.2. Формализмы G и Gk ...............................................................................................................................................................................................145 Глава 8. Исчисление секвенций .............................................................................................151 8.1. О правилах вывода в секвенциальном исчислении высказываний .....................151 8.2. Секвенциальное исчисление высказываний ..................................................................155 8.3. Секвенциальное исчисление предикатов .......................................................................158 Глава 9. Метод резолюций в логике предикатов и Пролог ..................................161 9.1. Метод резолюций в логике высказываний .....................................................................161 9.1.1. Семантическое дерево ....................................................................................................162 9.1.2. Правило резолюции .........................................................................................................164 9.2. Эрбрановы универсум, базис, интерпретация ............................................................... 167 9.3. Семантические деревья. Теорема Эрбрана .....................................................................170 9.4. Унификация ...................................................................................................................................174 9.5. Метод резолюций в логике предикатов ........................................................................... 177 9.6. Основы Пролога ..........................................................................................................................182 9.6.1. Унификация в Прологе ....................................................................................................189 9.6.2. Декларативный и операторный смысл Пролог-программы ............................191 9.6.3. Бэктрекинг и оператор отсечения ..............................................................................193 9.6.4. Объявление операторов .................................................................................................194 9.7. Примеры программ и вычислений в Прологе ................................................................196 9.7.1. Принадлежность элемента списку ..............................................................................196 9.7.2. Первый элемент в списке ...............................................................................................199 9.7.3. Последний элемент в списке ........................................................................................200 9.7.4. Следующий элемент в списке .......................................................................................201 9.7.5. Соединение списков .........................................................................................................204 9.7.6. Обращение списка ............................................................................................................205 9.7.7. Выравнивание списка.......................................................................................................206 9.7.8. Добавление элемента в начало списка ....................................................................206 9.7.9. Удаление первого вхождения данного элемента из списка ............................ 207 9.7.10. Удаление всех вхождений данного элемента из списка ................................ 207 9.7.11. Замена элемента в списке ...........................................................................................210 9.7.12. Быть подсписком в списке ...........................................................................................210 9.7.13. Включение множеств .....................................................................................................212
Стр.6
6  Содержание 9.7.14. Равенство множеств .......................................................................................................213 9.7.15. Объединение множеств ................................................................................................213 9.7.16. Пересечение множеств .................................................................................................215 9.7.17. Разность множеств ...........................................................................................................215 9.7.18. Декартово произведение множеств ........................................................................215 9.7.19. Множество всех подмножеств данного множества ..........................................216 9.7.20. Удаление всех повторов элементов в списке ......................................................216 9.7.21. Принадлежность множества списку подмножеств ............................................216 9.7.22. Удаление всех повторов подмножеств в данном списке множеств ...........216 9.7.23. Удаление повторов атомов в списке списков атомов ...................................... 217 9.7.24. Последовательное порождение нумерованных атомов ................................. 217 9.7.25. Программа построения сокращенной ДНФ по конъюнктивной нормальной форме ...................................................................................................................... 217 9.7.26. Программа построения сокращенной ДНФ по конъюнктивной нормальной форме без отрицаний .......................................................................................219 9.8. Некоторые встроенные предикаты Пролога ..................................................................220 9.8.1. Средства управления .......................................................................................................220 9.8.2. Классификация термов ...................................................................................................221 9.8.3. Унификация термов ..........................................................................................................221 9.8.4. Сравнение термов .............................................................................................................221 9.8.5. Арифметические функции .............................................................................................222 9.8.6. Арифметические предикаты .........................................................................................222 9.8.7. Обработка термов ..............................................................................................................223 9.8.8. Работа со стрингами .........................................................................................................223 9.8.9. Составление списков .......................................................................................................223 9.8.10. Взаимодействие с базой данных .............................................................................224 9.8.11. Стандартные ввод и вывод .........................................................................................225 9.8.12. Доступ к файлам ..............................................................................................................226 9.8.13. Стандартный доступ к файлам в Прологе .............................................................226 9.8.14. Движение в файле .......................................................................................................... 227 9.8.15. Исполнение системных функций ............................................................................. 227 9.8.16. Отладчик (Debugger) ...................................................................................................... 227 Часть II. МОНАДИЧЕСКАЯ ЛОГИКА И КОНЕЧНЫЕ АВТОМАТЫ ...........................230 Глава 10. Конечные автоматы ................................................................................................231 10.1. Автоматы Мили и Мура .........................................................................................................231 10.2. Источники ...................................................................................................................................235 10.3. Регулярные языки и регулярные выражения ...............................................................240 10.3.1. Операции Клини и регулярные языки ...................................................................240 10.3.2. Алгебра регулярных выражений Клини ................................................................242 10.4. Теоремы замкнутости для класса автоматно представимых языков .................243
Стр.7
Содержание  7 10.5. Минимизация числа состояний автомата с выходом ...............................................248 10.5.1. Склеивание неразличимых состояний ...................................................................250 10.5.2. Алгоритм минимизации автомата ............................................................................250 10.5.3. Алгоритм разбиения множества состояний на классы неотличимых состояний .............................................................................................................254 10.5.4. Алгоритм проверки эквивалентности автоматов ..............................................255 Глава 11. Автоматы и сверхъязыки .....................................................................................257 11.1. Макроавтоматы......................................................................................................................... 257 11.2. Конкатенация языка и сверхъязыка ................................................................................259 11.3. Сверхитерация автоматных языков .................................................................................261 11.4. Детерминизация макроисточника ....................................................................................264 Глава 12. Проблема униформизации .................................................................................267 12.1. Языки и операторы ................................................................................................................. 267 12.2. Игры...............................................................................................................................................270 12.3. Стратегии .....................................................................................................................................273 12.4. Униформизация конечноавтоматных языков ..............................................................276 12.4.1. Порядковые векторы и порядковые стратегии ..................................................276 12.4.2. Теоремы о порядковых стратегиях ..........................................................................278 12.4.3. Пример построения выигрывающего автомата .................................................282 Глава 13. Монадическая логика натуральных чисел ................................................285 13.1. Монадическая логика ............................................................................................................285 13.2. Выразимость в монадической логике ............................................................................. 287 13.2.1. Макроисточники и монадическая логика ............................................................289 13.2.2. Регулярные языки и монадическая логика ..........................................................289 13.2.3. Общерегулярные языки и монадическая логика ..............................................290 13.3. Специальная префиксная форма ......................................................................................290 13.4. Синтез автомата по формуле монадической логики ................................................292 13.5. Алгоритмическая разрешимость монадической логики ..........................................294 Глава 14. Темпоральная логика ..............................................................................................296 14.1. Пропозициональная темпоральная логика ...................................................................296 14.2. Интерпретация формул ......................................................................................................... 297 14.3. Общезначимость, выполнимость, опровержимость, невыполнимость ..............299 14.4. Другие темпоральные операторы .....................................................................................302 14.5. Аксиоматическая система ....................................................................................................304 14.6. Спецификация свойств формулами .................................................................................305 14.7. Спецификация взаимодействия и параллелизма .......................................................306
Стр.8
8  Содержание Глава 15. Аксиоматический язык программирования OBJ3 .................................310 15.1. Описание языка ........................................................................................................................310 15.2. Спецификация объекта..........................................................................................................311 15.3. Сорта и подсорта ......................................................................................................................312 15.4. Импорт модулей .......................................................................................................................312 15.5. Встроенные сорта ....................................................................................................................314 15.6. Декларация атрибутов ...........................................................................................................314 15.7. Приоритет ...................................................................................................................................315 15.8. Параметризованное программирование ......................................................................315 15.9. Теории ...........................................................................................................................................316 15.9.1. Программная спецификация FIELD алгебраического поля ..........................316 15.9.2. Программная спецификация PROPC пропозиционального исчисления ....................................................................................................................................... 317 15.9.3. Программная спецификация SET-NAT множества натуральных чисел ...................................................................................................................................................318 15.9.4. Программная спецификация obj WORDTREE дерева слов ............................319 15.9.5. Программная спецификация WORDSTACK словарого стека .........................320 15.9.6. View .......................................................................................................................................321 15.9.7. Инстанциация ...................................................................................................................321 15.9.8. Параметризованная теория линейного векторного пространства ............321 15.9.9. Параметризованный модуль obj ORD-PAIR пар вида (натуральное число, слово) .......................................................................................................322 15.9.10. Параметризованный модуль SEQUENCE[X :: ELEMS] списков натуральных чисел и списков слов........................................................................................323 Приложение 1. Логика высказываний и предикатов. Пролог .............................325 Приложение 2. Конечные автоматы ...................................................................................357 Приложение 3. Анализ конечных автоматов ................................................................364 Приложение 4. Синтез конечных автоматов .................................................................380 Литература ..........................................................................................................................................383 Обозначения ......................................................................................................................................386
Стр.9

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
Антиплагиат система на базе ИИ