Кіріспе

Математикалық логикадағы ұғым Логикада логикалық байланыстардың немесе Буль операторларының функционалдық толық жиынтығы - бұл жиынның мүшелерін Буль өрнегіне біріктіру арқылы барлық мүмкін шындық кестелерін білдіруге болатын жиын. Байланыстылардың толық жиынтығы - бұл жеке жиынтықтардың әрқайсысы және функционалдық жағынан толық. Алайда, жиын толық емес, өйткені ол НЕТ-ті білдіре алмайды. Функционалдық жағынан толыққанды қақпаны (немесе қақпалар жиынтығын) әмбебап қақпа (немесе қақпалар жиынтығын) деп те атауға болады. Пропозициялық логика жағдайында функционалдық толық байланыстырушы сөздердің жиынтығы (экспрессивті) адекват деп те аталады. Цифрлық электроника тұрғысынан алғанда, функционалдық толықтығын әрбір мүмкін логикалық қақпасы жиынтықта белгіленген типтегі қақпалар желісі ретінде жүзеге асырылуы мүмкін дегенді білдіреді. Әсіресе, барлық логикалық қақпалар тек қана екілік NAND қақпаларынан немесе тек қана екілік NOR қақпаларынан құрастырылуы мүмкін.

Кіріспе

Логикаға қатысты қазіргі заманғы мәтіндер, әдетте, байланыстырушылардың кейбір кіші топтарын примитив ретінде қабылдайды: жалғау; ажырату; теріске шығару; материалдық шартты; және мүмкін екі шартты. Егер қажет болса, оларды осы примитивтер тұрғысынан анықтап, қосымша байланыстыруларды анықтауға болады. Мысалы, NOR (дизъюнкцияның терістелуі, кейде белгіленеді) екі терістеудің бірігуі ретінде білдірілуі мүмкін: Сол сияқты, NAND (кейде белгіленеді) бірігудің терістелуі де, терістеу де ретінде анықталуы мүмкін. Әрбір екілік байланысты , яғни жиынтық функционалдық жағынан толық деп анықтауға болады. Алайда, ол артықшылықты қамтиды: бұл жиын функционалдық жағынан толық жиынтық емес, өйткені шартты және екі шартты басқа байланыстырушылар тұрғысынан анықтауға болады. Бұдан кіші жиынтық та функционалдық жағынан толық болады. (Оның функционалдық толықтығын Дисжунктивті қалыпты нысан теоремасы да дәлелдейді.) Бірақ бұл әлі де минималды емес, өйткені оны келесідей етіп анықтауға болады: Басқаша айтқанда, осыған ұқсас түрде анықтауға болады немесе мынадай түрде анықтауға болады: Бұдан әрі оңайлату мүмкін емес. Демек, құрамында және бірі бар екі элементті байланыстырушылар жиынтығы - .

Ресми анықтама

Бульдік доменді ескере отырып, бульдік функциялар жиынтығы F fi: Bni → B егер негізгі функциялар fi арқылы құрылған B-дегі клон барлық функциялар f: Bn → B-ны қамтитын болса, барлық n ≥ 1 қатаң оң бүтін сандар үшін функционалдық жағынан толық болады. Басқаша айтқанда, жиынтық функционалдық жағынан толық, егер кем дегенде бір айнымалыны алатын әрбір Буль функциясы fi функциялары бойынша білдірілуі мүмкін болса. Кем дегенде бір айнымалының әрбір Буль функциясы екілік Буль функциялары арқылы көрсетілуі мүмкін болғандықтан, F егер және тек егер әрбір екілік Буль функциясы F функциялары арқылы көрсетілсе ғана функционалдық жағынан толық болады. Табиғи жағдай F-тен шығарылған клон барлық функциялардан тұрады f: Bn → B, барлық бүтін сандар үшін n ≥ 0. Алайда, жоғарыда берілген мысалдар осы күшті мағынада функционалдық жағынан толық емес, өйткені F-тің өзінде кем дегенде бір нөлдік функция болмаса, F-тің мәндерінде нөлдік функция, яғни тұрақты өрнекті жазу мүмкін емес. Осы қатаң анықтамамен, функционалдық жағынан ең кіші толық жиынтық 2 элементке ие болады. Тағы бір табиғи шарт F-пен бірге екі нөлдік тұрақты функциялармен бірге құрылған клонның функционалдық жағынан толық болуы немесе, баламалы түрде, алдыңғы абзацтың күшті мағынасында функционалдық жағынан толық болуы. Буль функциясының мысалы 1=S(x, y, z) = z, егер 1=x = y және 1=S(x, y, z) = x болса, бұл жағдай функционалдық толықтықтан қатаң әлсіз екенін көрсетеді.

Басқа салалар

Логикалық байланыстырушылардан (Буль операторларынан) басқа, функционалдық толықтықты басқа да салаларда енгізуге болады. Мысалы, кері айналатын қақпалар жиыны функционалдық жағынан толық деп аталады, егер ол әрбір кері айналатын операторды білдіре алса. Фредкиннің 3 кіріс қақпасы - бұл функционалдық жағынан толық қайталанатын қақпа, ол жалғыз жеткілікті операторды қамтиды. Тоффоли қақпасы сияқты басқа да көптеген үш кіріс әмбебап логикалық қақпалар бар. Кванттық есептеуде Хадамард қақпасы мен Т қақпасы, функционалдық толықтығынан гөрі сәл шектеулі анықтамасы болса да, әмбебап болып табылады.

Жинақ теориясы

Жинақ алгебрасы мен Буль алгебрасы арасында изоморфизм бар, яғни олардың құрылымы бірдей. Егер біз бульдік операторларды жиын операторларына жатқызсақ, жоғарыда келтірілген мәтін жиындар үшін де жарамды: көптеген "жинақ теориясының минималды толық операторлары" бар, олар кез келген басқа жиынтық қатынастарды туғыза алады. Ең танымал "Минималды толық операторлық жиынтықтар" және Егер әмбебап жиынтыққа тыйым салынса, жиынтық операторлары жалғандықты (Ø) сақтаумен шектеледі және функционалдық толық Буль алгебрасына тең келмейді.