如果我有一个带有许多布尔变量的给定布尔表达式(AND
和OR
操作),那么我想将此表达式计算为true,如何找到所有可能的布尔值的集合实现真正的表现?
例如,我有4个布尔变量a
,b
,c
,d
和一个表达式:
(a ^ b) v (c ^ d)
我尝试做的最慢的方法是:
{a,b,c,d}
集。{a}, {b}, {c}, {d}, {a,b}, {a,c}, {a,d}, {b,c}, {b,d}, {c,d}, {a,b,c}, {a,b,d}, {a,c,d}, {b,c,d}, {a,b,c,d}
编辑:我删除NOT
运算符以简化问题。
答案 0 :(得分:0)
我认为我看到了一种计算方法而无需尝试所有排列,我的高级轮廓(如下所述)并不是非常复杂。我将概述基本方法,您将自己完成两项后续任务:
解析逻辑表达式,例如" A&& (B || C)"进入一个经典的解析树,它代表表达式,树中的每个节点都是变量或布尔运算,"&&"," ||&#34 ;或者"!" (不),有两个孩子是它的操作数。这是一个经典的解析树。有关如何执行此操作的大量示例,请参阅Google。
将我的大纲翻译成实际的C ++代码。这也取决于你,但我认为,一旦你将整个方法包围起来,实施应该是相当明显的。
要解决这个问题,我将采用两阶段方法。
我将使用proof by induction的一般方法,以便得出所有变量的所有潜在值集的暂定列表,其中布尔表达式将评估为true
在第二阶段,我将从所有潜在集合的列表中消除那些在逻辑上不可能的集合。这可能听起来令人困惑,所以我先解释第二阶段。
让我们使用以下数据类型。首先,我将使用此布尔表达式将评估为true
或false
的可能值的数据类型:
typedef std::set<std::pair<std::string, bool>> values_t;
此处,std::pair<std::string, bool>
表示变量,其名称为std::string
,具有此bool
值。例如:
{"a", true}
表示变量的值&#34; a&#34;的值为true
。因此,std::set
表示一组变量及其对应的值。
所有这些潜在的解决方案将成为:
typedef std::list<values_t> all_values_t;
这就是我们如何表示所有变量值的所有组合的列表,它们产生true
或false
的结果。您可以使用std::vector
代替std::list
,但这并不重要。
现在请注意,values_t
可能同时包含:
{"a", true}
和
{"a", false}
在集合中。这意味着,为了使表达式评估为true
或false
,&#34; a&#34;必须同时是真是假。
但显然,这在逻辑上是不可能的。因此,在此解决方案的第2阶段,您需要简单地浏览values_t
中的所有个人all_values_t
,并删除&#34;不可能的&#34; values_t
包含true
和false
的某个变量。这样做的方式应该看起来相当明显,我不会浪费时间来描述它,但是第一阶段完成后,第二阶段应该是直截了当的。
对于第1阶段,我们的目标是提出一个大致如此声明的功能:
all_values_t phase1(expression_t expr, bool goal);
expr
是你的布尔表达式的解析表示,作为一个解析树(正如我在开头所提到的,做这部分将取决于你)。 goal
是您希望如何评估已解析的表达式:phase1()
将all_values_t
评估为expr
或{{1}的所有可能true
返回},如#34;目标&#34;所示。显然,您会false
致电phase1()
以及#34;目标&#34;为你的答案,因为这是你想要弄清楚的。但true
会以递归方式调用自己,使用phase1()
或true
&#34;目标&#34;来实现其魔力。
在继续之前,现在阅读并理解描述感应证明如何运作的各种资源非常重要。在你完全理解这个一般概念之前,不要再继续了。
好的,现在你明白了这个概念。如果你这样做,那么你现在必须同意我false
已经完成。有用!归纳证明首先假设phase1()
完成它应该做的事情。 phase1()
将对自身进行递归调用,并且由于phase1()
返回正确的结果,phase1()
可以简单地依靠自己来解决所有问题。看看这有多容易?
phase1()
真的有一个&#34;简单&#34;手头的任务:
检查解析树的顶级节点是什么。它将是变量节点或表达式节点(见上文)。
根据该内容返回相应的phase1()
。
那就是它。我们将同时采取两种可能性。
因此,如果您的表达式只是一个变量,并且您希望表达式返回all_values_t
,那么:
goal
表达式只有一种可能的方式来评估values_t v{ {name, goal} };
:显而易见的是:变量,以及goal
的值。
并且只有一种可能的解决方案。没有其他选择:
goal
现在,另一种可能性是表达式中的顶级节点是布尔运算之一:和,或者不是。
再次,我们将分裂并征服这一点,并逐一解决每一个问题。
让我们说它不是&#34;而不是&#34;。那我们该怎么办?这应该很简单:
all_values_t res;
res.push_back(v);
return res;
只需递归调用return phase1(child1, !goal);
,传递&#34;不是&#34;表达式的子节点,phase1()
逻辑反转。因此,如果您的goal
成立,请使用goal
返回&#34; not&#34;的值。子表达式为false,反之亦然。请记住,归纳证明假设phase1()
与广告一样有效,因此您可以依靠它来获得子表达式的正确答案。
现在应该开始明白phase1()
的其余部分是如何工作的。只剩下两种可能性:&#34;和&#34;和#34;或&#34;逻辑运算。
对于&#34;和&#34;在操作中,我们将分别考虑&#34;目标&#34; &#34;和&#34;操作应为phase1()
或true
。
如果false
为真,则必须使用goal
为phase1()
提出两个子表达式为真:
all_values_t
然后将两个结果合并在一起。现在,请回想一下all_values_t left_result=phase1(child1, true);
all_values_t right_result=phase1(child2, true);
是所有 可能的 值的列表。 all_values_t
中的每个值(可以是空列表/向量)表示一种可能的解决方案。左侧和右侧子表达式都必须在逻辑上组合,但all_values_t
中的任何可能解决方案都可以与任何left_result
一起使用。左子表达式为true的任何潜在解决方案都可以(并且必须)与任何可能的解决方案一起使用,并且右子表达式为真。
因此,在right_result
和all_values_t
之间执行cartesian product,即可获得需要返回的left_result
。即:获取第一个值,right_result
中的第一个values_t
std::set
,然后将第一个left_result
right_result
添加到此设置,然后是第一个std::set
{1}}使用第二个left_result
,依此类推;然后第二个right_result
包含第一个left_result
,然后是第二个right_result
,依此类推。这些组合中的每一个都会right_result
加入push_back()
,该all_values_t
会从此次调用返回phase1
()。
但是你的goal
是拥有&#34;和&#34;表达式返回false
,相反,您只需要对此进行三次变换。第一次使用phase1(child1, false)
致电phase1(child2, false)
;然后phase1(child1, true)
与phase1(child2, false)
;最后是phase1(child1, false)
和phase1(child2, true)
。 child1
或child2
或两者都必须评估为false
。
因此,照顾&#34;和&#34;操作
最后,phase1()
处理的最终可能性是逻辑或操作。你现在应该能够自己弄清楚如何做到这一点,但我只是简单地总结一下:
如果goal
为false,则必须使用phase1(child1, false)
拨打phase1(child2, false)
,然后将两个结果合并为一个笛卡尔积。如果goal
为真,您将为其他三种可能性进行三组递归调用,并将所有内容组合在一起。
你已经完成了。 phase1()
没有别的办法,我们通过归纳完成了我们的证明。
values_t
中出现多次all_values_t
,所以您只需拥有重复数据删除。
P.S。作为第1阶段的一部分,它也可以通过动态执行来避免离散阶段2.这种变化也将是你的家庭作业。