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基于 Q-M 算法的逻辑代数化简C语言的程序实现报告.docx

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.21M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    数电实验报告册 学年学期： 课程名称： 数字电路与逻辑设计 学生学院： 通信与信息工程学院 专业班级： 学生学号： 学生姓名： 联系电话： 页 1
    一、 实验名称 基于 Q-M 算法的逻辑化简程序 C 语言的实现，实现一个能处理十变量及以上 的逻辑函数化简工具 二、 实验目的 掌握对逻辑表达式化简的方法，加强对化简本质的认识，锻炼应用 C 语言解决 实际问题的能力。 三、 实验要求 3.1 变量个数及字母表示正确 3.2 化简输出表达式正确 3.3 表达式输出排序正确 3.4 边界条件输出正确 3.4 实现一个能处理十变量及以下的逻辑函数化简 四、 化简原理 概述：搜索所有本原蕴含项，然后从这些本原蕴含项中提取出覆盖开状态集 合的最小集合。 具体步骤： 1. 搜索本原蕴含项 以最小项形式列出开状态集合和无关项集合中所有元素，元素用二进制表 示。第一列中，根据二进制数含 1 的个数分组。第一组只能和第二组比较， 第二组只能和第三组比较，依此类推。如果比较的元素只有一位不同，那 么他们所代表的最小项在 n 维布尔空间是相邻的，并由这两个元素得到蕴 含项，将其放入下一列，如果一个元素对新的蕴含项没有贡献，则其为本 原蕴含项，并将其保存。对新的列，重复进行上述操作，直到找到所有本 原蕴含项为止。 2. 寻求最小覆盖 如果某一个最小项只被某个本原蕴含项蕴含一次，则此本原蕴含项为本质 本源蕴含项，最终必定要输出。然后寻找能够实现对其余最小项覆盖的本 源蕴含项。然后输出。 五、程序流程图 开始 页 2
    是 结束 保存比较后的本 源项到新的列中 否 判断此列是否全 为本原蕴含项 是 输入查询次数 是否达到查询次 数 否 编写链表操作源程序 分别构建链表用以储存最 小项，无关项及最小项 输入最小项 无关项 对最小项无关项按 1 个数分组 对 相 邻 组 元 素 依 次进行比较 是否为相邻 此列是否比较 是 否 是 记录本原蕴含项 记录最小项被本原蕴 含项标记的次数 记录本质本源项到最终链表，并删除 最小项链表中其所包含的最小项 重新标记，记录包含最多最 小项的本原项到最终链表 最终链表元素排序后输 出 清空各链表 页 3 否
    六、 算法说明 6.1 相邻组比较函数 先找到组号为 i 的第一个数据，然后寻找组号为 i+1 的第一个数据，比较后 寻找组号为 i+1 的第二个数据，直到比较完毕。然后循环寻找组号为 i+1 的 第一个数据，然后寻找组号为 i+2 的第一个数据，比较后寻找组号为 i+1 的 第二个数据，直到比较完毕。 依此类推。比较完毕。 6.2 最终链表元素排序函数 为每一位变量设置优先级数，确保列如 A 的优先级>A’BCD…所有优先级之 和，A’ 的优先级>BCD…所有优先级之和，然后输出优先级最大的本质本源 项。设为第 i 位变量的优先级， 为第 i 位反变量优先级，其数学解释为 =−1+−2+…+1 =+−1+−2+…+1=2 6.3 最小覆盖查找. 使去掉本质本源项的剩余本源项对剩余的最小项进行标记，然后寻找包含最 小项最多的本源项，输出并删除其所包含的最小项。如果包含的最小项一样 多则取第一个本源项输出。直到最小项链表为空。 6.4 其余各函数不再详细说明 七、 测试样例 1.四变量测试 页 4
    2.五变量 六变量 3.变量个数为 0，卡诺图仅包含 0 和 X，卡诺图仅包含 1 和 X 页 5
    变量个数为 0，输出 0；卡诺图仅包含 0 和 X，输出 0；卡诺图仅包 含 1 和 X 输出 1。 4.变量个数为 1，无关项个数为 0；变量个数不唯一，无关项个数为 0 页 6
    八、 程序代码 “main.c” #include #include #include #include #define TIMES_MAX 10 #define Num_columns 2 #define _Not_yet_Printf 0 #define _Have_Printf 1 extern int Variate; typedef struct priority_element { int Counter_Variate_Priority; int Variate_Priority; *Ultimate_List,Minimum Least_Cover(LNode *Ultimate_List,Minimum Is_Label_1(LNode }Priority_Element; void *head_node_Minimum,LNode *head_ESSENT_PRIME); void *head_node_Minimum,LNode *head_ESSENT_PRIME); void Print_Variate(LNode *Ultimate_List); void Creat_Priority_Sheet(Priority_Element Priority_Sheet[]); void Priority_Sheet[]); void Last_Operation(LNode *Ultimate_List); int num_Essent_Prime=0;//本质本源项个数 int num_Prime=0;//非本质本源项个数 int main() { Set_Priority_Mark(LNode *Ultimate_List,Priority_Element int times,i,n; int Num_min[TIMES_MAX],Num_Irelev[TIMES_MAX]; LNode *copy_head_LNode; LNode *copy_head_ESSENT_PRIME; LNode *head_LNode[TIMES_MAX]; Minimum *head_Mini[TIMES_MAX]; //定义优先级表 Priority_Element //为最小项创建一个头结点 Minimum *head_node_Minimum; head_node_Minimum=(Minimum*)malloc(sizeof(Minimum)); //列指针初始化 Priority_Sheet[Num_Bits]; 页 7
    int column=1; LNode *Columns_LNode[Num_columns]; Columns_LNode[column]=(LNode*)malloc(sizeof(LNode)); Columns_LNode[column]->next=NULL; Columns_LNode[column]->data=NO_DATA; Columns_LNode[column]->Mark=NO_MARK; Columns_LNode[!column]=(LNode*)malloc(sizeof(LNode)); Columns_LNode[!column]->next=NULL; Columns_LNode[!column]->data=NO_DATA; Columns_LNode[!column]->Mark=NO_MARK; //本质本愿列初始化 LNode *head_ESSENT_PRIME; head_ESSENT_PRIME=(LNode*)malloc(sizeof(LNode)); head_ESSENT_PRIME->next=NULL; head_ESSENT_PRIME->data=NO_DATA; head_ESSENT_PRIME->Mark=NO_MARK; //最终链表初始化 LNode *Ultimate_List; Ultimate_List=(LNode*)malloc(sizeof(LNode)); Ultimate_List->next=NULL; Ultimate_List->data=NO_DATA; Ultimate_List->Mark=NO_MARK; Ultimate_List->Bits[0]=-1; //指针数组初始化 for(i=0;i
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