1 Логические основы компьютеров 3 1 Логика и

1 Логические основы компьютеров 3. 1 Логика и компьютер 3. 2 Логические операции К. Поляков, 2007 -2012

2 Логические основы компьютеров 3. 1 Логика и компьютер К. Поляков, 2007 -2012

3 Логические основы компьютеров Логика, высказывания Логика (др. греч. λογικος) – это наука о том, как правильно рассуждать, делать выводы, доказывать утверждения. Формальная логика отвлекается от конкретного содержания, изучает только истинность и ложность высказываний. Аристотель (384 -322 до н. э. ) Логическое высказывание – это повествовательное предложение, относительно которого можно однозначно сказать, истинно оно или ложно. К. Поляков, 2007 -2012

Логические основы компьютеров Высказывание или нет? Сейчас идет дождь. Жирафы летят на север. История – интересный предмет. У квадрата – 10 сторон и все разные. Красиво! В городе N живут 2 миллиона человек. Который час? К. Поляков, 2007 -2012 4

Логические основы компьютеров Логика и компьютер Двоичное кодирование – все виды информации кодируются с помощью 0 и 1. Задача – разработать оптимальные правила обработки таких данных. Почему «логика» ? Результат выполнения операции можно представить как истинность (1) или ложность (0) некоторого высказывания. Джордж Буль разработал основы алгебры, в которой используются только 0 и 1 (алгебра логики, булева алгебра). К. Поляков, 2007 -2012 5

6 Логические основы компьютеров 3. 2 Логические операции К. Поляков, 2007 -2012

7 Логические основы компьютеров Обозначение высказываний A – Сейчас идет дождь. B – Форточка открыта. ! простые высказывания (элементарные) Любое высказывание может быть ложно (0) или истинно (1). Составные высказывания строятся из простых с помощью логических связок (операций) «и» , «или» , «не» , «если … то» , «тогда и только тогда» и др. Aи. B A или не B если A, то B A тогда и только тогда, когда B К. Поляков, 2007 -2012 Сейчас идет дождь и открыта форточка. Сейчас идет дождь или форточка закрыта. Если сейчас идет дождь, то форточка открыта. Дождь идет тогда и только тогда, когда открыта форточка.

8 Логические основы компьютеров Операция НЕ (инверсия) Если высказывание A истинно, то «не А» ложно, и наоборот. А не А 0 1 1 0 также , , not A (Паскаль), ! A (Си) таблица истинности операции НЕ Таблица истинности логического выражения Х – это таблица, где в левой части записываются все возможные комбинации значений исходных данных, а в правой – значение выражения Х для каждой комбинации. К. Поляков, 2007 -2012

9 Логические основы компьютеров Операция И Высказывание «A и B» истинно тогда и только тогда, когда А и B истинны одновременно. Aи. B A B 220 В К. Поляков, 2007 -2012

10 Логические основы компьютеров Операция И (логическое умножение, конъюнкция) A 0 1 2 3 B Аи. B 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 также: A·B, A and B (Паскаль), A && B (Си) A B конъюнкция – от лат. conjunctio — соединение К. Поляков, 2007 -2012

11 Логические основы компьютеров Операция ИЛИ (логическое сложение, дизъюнкция) Высказывание «A или B» истинно тогда, когда истинно А или B, или оба вместе. A или B A B 220 В К. Поляков, 2007 -2012

12 Логические основы компьютеров Операция ИЛИ (логическое сложение, дизъюнкция) A B А или B 0 0 1 1 0 1 также: A+B, A or B (Паскаль), A || B (Си) 0 1 1 1 дизъюнкция – от лат. disjunctio — разъединение К. Поляков, 2007 -2012

Логические основы компьютеров Задачи В таблице приведены запросы к поисковому серверу. Расположите номера запросов в порядке возрастания количества страниц, которые найдет поисковый сервер по каждому запросу. Для обозначения логической операции «ИЛИ» в запросе используется символ |, а для логической операции «И» – &. 1) принтеры & сканеры & продажа 2) принтеры & продажа 3) принтеры | продажа 4) принтеры | сканеры | продажа 1234 К. Поляков, 2007 -2012 13

14 Логические основы компьютеров Операция «исключающее ИЛИ» Высказывание «A B» истинно тогда, когда истинно А или B, но не оба одновременно (то есть A B). «Либо пан, либо пропал» . A B А B 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 также: A xor B (Паскаль), A ^ B (Си) арифметическое сложение, 1+1=2 остаток сложение по модулю 2: А B = (A + B) mod 2 К. Поляков, 2007 -2012

15 Логические основы компьютеров Свойства операции «исключающее ИЛИ» A A=0 (A B) B = ? A 0= A A 1= A A 0 0 1 1 B 0 1 К. Поляков, 2007 -2012 А B 0 0 1 0 0 0 1 1 0

16 Логические основы компьютеров Импликация ( «если …, то …» ) Высказывание «A B» истинно, если не исключено, что из А следует B. A – «Работник хорошо работает» . B – «У работника хорошая зарплата» . A 0 0 1 1 К. Поляков, 2007 -2012 B 0 1 А B 1 1 0 1

17 Логические основы компьютеров Импликация ( «если …, то …» ) «Если Вася идет гулять, то Маша сидит дома» . A – «Вася идет гулять» . A B А B B – «Маша сидит дома» . ? А если Вася не идет гулять? Маша может пойти гулять (B=0), а может и не пойти (B=1)! К. Поляков, 2007 -2012 0 0 1 1 1 0 1

18 Логические основы компьютеров Эквивалентность ( «тогда и только тогда, …» ) Высказывание «A B» истинно тогда и только тогда, когда А и B равны. A 0 0 1 1 К. Поляков, 2007 -2012 B 0 1 А B 1 0 0 1

19 Логические основы компьютеров Базовый набор операций С помощью операций И, ИЛИ и НЕ можно реализовать любую логическую операцию. И ИЛИ НЕ базовый набор операций ? Сколько всего существует логических операции с двумя переменными? К. Поляков, 2007 -2012

20 Логические основы компьютеров Штрих Шеффера, «И-НЕ» A 0 0 1 1 B 0 1 Базовые операции через «И-НЕ» : К. Поляков, 2007 -2012 А|B 1 1 1 0

21 Логические основы компьютеров Стрелка Пирса, «ИЛИ-НЕ» A 0 0 1 1 B 0 1 Базовые операции через «ИЛИ-НЕ» : ! К. Поляков, 2007 -2012 Самостоятельно… А↓B 1 0 0 0

22 Логические основы компьютеров Формализация Прибор имеет три датчика и может работать, если два из них исправны. Записать в виде формулы ситуацию «авария» . A – «Датчик № 1 неисправен» . B – «Датчик № 2 неисправен» . Формализация – это переход к записи на C – «Датчик № 3 неисправен» . формальном языке! Аварийный сигнал: X – «Неисправны два датчика» . X – «Неисправны датчики № 1 и № 2» или «Неисправны датчики № 1 и № 3» или «Неисправны датчики № 2 и № 3» . логическая формула ! К. Поляков, 2007 -2012

23 Логические основы компьютеров Вычисление логических выражений 1 4 2 5 3 + Порядок вычислений: • скобки • НЕ • ИЛИ, исключающее ИЛИ • импликация • эквивалентность A К. Поляков, 2007 -2012 + B A B С C

24 Логические основы компьютеров Составление таблиц истинности A 0 1 2 3 B A·B 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 X 0 1 0 1 0 1 1 Логические выражения могут быть: • тождественно истинными (всегда 1, тавтология) • тождественно ложными (всегда 0, противоречие) • вычислимыми (зависят от исходных данных) К. Поляков, 2007 -2012

25 Логические основы компьютеров Составление таблиц истинности A 0 1 2 3 4 5 6 7 B C A∙B A∙C B∙C X 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 К. Поляков, 2007 -2012

26 Логические основы компьютеров Задачи (таблица истинности) Символом F обозначено одно из указанных ниже логических выражений от трех аргументов: X, Y, Z. Дан фрагмент таблицы истинности выражения F. Какое выражение соответствует F? 1) 1) ¬X ¬Y ¬Z 2) 2) X Y Z 3) 3) X Y Z 4) 4) ¬X ¬Y ¬Z К. Поляков, 2007 -2012 X 1 0 1 Y 0 0 1 Z 0 0 1 F 1 1 0

Логические основы компьютеров Конец фильма ПОЛЯКОВ Константин Юрьевич д. т. н. , учитель информатики высшей категории, ГОУ СОШ № 163, г. Санкт-Петербург kpolyakov@mail. ru К. Поляков, 2007 -2012 27