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布尔函数


考虑由一个集合 A 生成的子集 b(A) 的布尔代数,它是可以通过有限次集合运算(并集、交集和补集)获得的 A 的子集集合。那么,b(A) 的每个元素都称为由 A 生成的布尔函数(Comtet 1974,第 185 页)。每个布尔函数都有一个唯一的表示形式(直到顺序),即完全积的并集。由此可知,对于基数为 p 的集合 A,存在 2^(2^p) 个不等价的布尔函数(Comtet 1974,第 187 页)。

1938 年,香农证明了二值布尔代数(其成员最常表示为 0 和 1,或假和真)可以描述二值电气开关电路的运行。真值表给出了两个二元变量的 2^(2^2)=16 个可能的布尔函数。

ABF_0F_1F_2F_3F_4F_5F_6F_7
0000000000
0100001111
1000110011
1101010101
ABF_8F_9F_(10)F_(11)F_(12)F_(13)F_(14)F_(15)
0011111111
0100001111
1000110011
1101010101

下表给出了这些函数的名称和符号(Simpson 1987,第 539 页)。

运算符号名称
F_00假值
F_1A ^ B
F_2A ^ !BA 与 非 B
F_3AA
F_4!A ^ BAB
F_5BB
F_6A xor B异或
F_7A v B
F_8A nor B或非
F_9A 同或 B同或
F_(10)!BB
F_(11)A v !BA 或 非 B
F_(12)!AA
F_(13)!A v BAB
F_(14)A nand B与非
F_(15)1真值

确定 n 个变量的单调布尔函数的数量被称为 Dedekind 问题,并且等同于 n 元集合 {1,2,...,n} 上的反链的数量。布尔函数也可以被认为是布尔 n -立方体的着色。在 n=1, 2, ... 个变量中不等价的单调布尔函数的数量由 2, 3, 5, 10, 30, ... (OEIS A003182) 给出。

M(n,k) 表示具有 k最小割n 个变量的不同单调布尔函数的数量。那么

M(n,0)=1
(1)
M(n,1)=2^n
(2)
M(n,2)=2^(n-1)(2^n-1)-3^n+2^n
(3)
M(n,3)=1/6(2^n)(2^n-1)(2^n-2)-6^n+5^n+4^n-3^n.
(4)

另请参阅

反链, 布尔代数, 布尔值, 完全积, 合取, Dedekind 问题, 卡诺图, 最小割, 单调函数

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参考文献

Comtet, L. "Boolean Algebra Generated by a System of Subsets." §4.4 in Advanced Combinatorics: The Art of Finite and Infinite Expansions, rev. enl. ed. Dordrecht, Netherlands: Reidel, pp. 185-189, 1974.Shapiro. "On the Counting Problem for Monotone Boolean Functions." Comm. Pure Appl. Math. 23, 299-312, 1970.Simpson, R. E. Introductory Electronics for Scientists and Engineers, 2nd ed. Boston, MA: Allyn and Bacon, 1987.Sloane, N. J. A. Sequence A003182/M0729 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."Wolfram, S. A New Kind of Science. Champaign, IL: Wolfram Media, pp. 616-619, 806-807, and 1096-1097, 2002.

在 Wolfram|Alpha 上被引用

布尔函数

引用为

Weisstein, Eric W. "布尔函数。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/BooleanFunction.html

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