Урок N 16. Логические элементы и логические функции.

Урок N 16

Логические элементы и логические функции.
Элементы математической логики.

 

Логическая функция — это функция логических переменных, которая

может принимать только два значения : 0 или 1. В свою очередь,

сама логическая переменная (аргумент логической функции) тоже может

принимать только два значения : 0 или 1.

Логический элемент — это устройство, реализующее ту или иную

логическую функцию.

Y=f(X1,X2,X3,…,Xn) — логическая функция, она может быть задана

таблицей, которая называется таблицей истинности.

 

 

Число строк в таблице — это число возможных наборов значений

аргументов. Оно равно 2ⁿ, где n — число переменных.

Число различных функций n переменных равно 2^{2^n}.

 

Логические функции одной переменной

Таблица истинности функции одной переменной Y=f(X) содержит всего

2 строки, а число функций одной переменной равно 4.

 

1. Функция константа 0, Y=0. Техническая реализация этой функции —

соединение вывода Y с общей шиной с нулевым потенциалом.

Таблица истинности функции константа 0 имеет вид:

 

 

2. Функция Y=f(X)=X — функция повторения. Техническая реализация

этой функции — соединение между собой выводов X и Y.

Таблица истинности функции повторения имеет вид:

 

 

3. Функция Y=f(X)=NOT(X) — отрицание НЕ или инверсия (NOT(X) — это НЕ X).

Техническая реализация этой функции — инвертор на любом транзисторе

или логическом элементе, или транзисторный ключ.

Таблица истинности функции отрицания имеет вид:

 

 

Логический элемент НЕ обозначается на схемах следующим образом:

(пишется X c чертой сверху)

 

 

4. Функция константа 1, Y=1. Техническая реализация этой функции —

соединение вывода Y с источником питания.

Таблица истинности функции константа 1 имеет вид:

 

 

Важнейшей функцией одной переменной является отрицание НЕ,

остальные функции являются тривиальными.

 

Логические функции двух переменных

Таблица истинности функции двух переменных Y=f(X1,Х2) содержит 4

строки, а число функций двух переменных равно 16.

Мы рассмотрим только несколько основных функций двух переменных.

 

1. Логическое ИЛИ (логическое сложение, дизъюнкция):

Y= X1 + X2 = X1VX2

Техническая реализация этой функции — два параллельно соединенных

ключа:

 

Таблица истинности логического ИЛИ имеет вид:

 

 

Логический элемент ИЛИ обозначается на схемах следующим образом:

 

 

2. Логическое И (логическое умножение, конъюнкция, схема совпаде-

ний): Y = X1X2 = X1&X2

Техническая реализация этой функции — два последовательно сое-

диненных ключа:

 

Таблица истинности логического И имеет вид:

 

 

Логический элемент И обозначается на схемах следующим образом:

 

3. Функция стрелка Пирса (ИЛИ-НЕ): Y = NOT(X1+X2)

Таблица истинности функции ИЛИ-НЕ имеет вид:

 

Логический элемент ИЛИ-НЕ обозначается на схемах следующим образом

:

 

4. Функция штрих Шеффера (И-НЕ): Y = X1|X2 = NOT(X1X2)

Таблица истинности функции И-НЕ имеет вид:

 

Логический элемент И-НЕ обозначается на схемах следующим образом:

 

 

Есть ещё три логические функции двух переменных, имеющие специ-

альные названия: импликация, эквивалентность, неравнозначность

(исключающее ИЛИ, сложение по модулю 2). Последние две функции

являются взаимно обратными, также как, например, функция И и

функция штрих Шеффера.

 

Элемент памяти — RS-триггер

Триггер — это логическое устройство, способное хранить 1 бит ин-

формации. К триггерам относятся устойства, имеющие два устойчивых

состояния. Простейший триггер — RS-триггер, образован из двух

элементов И-НЕ (или ИЛИ-НЕ). Он позволяет запоминать 1 бит инфор-

мации, поскольку информация в компьютере представляется в двоич-

ном виде. Его схема приведена ниже.

 

 

Действие RS-триггера поясняется в приведенной ниже таблице ис-

тинности. S-вход установки (Set), R-вход сброса (Reset).

В обычном (исходном) состоянии на входы триггера поданы 1. Для

записи информации на вход R подан 0. Для сброса информации и под-

готовки к приёму новой информации на вход S подается 0 и триггер

вернётся в исходное состояние.

Поскольку один триггер запоминает 1 бит информации, то для запо-

минания 1 байта (8 бит) нужно 8 триггеров, для запоминания 1 Кб

(1024 байт) надо 8192 триггеров. Современные микросхемы ОЗУ спо-

собны запоминать десятки мегабайт информации.

 

Элементы математической логики

Существуют такие наборы логических функций, с помощью которых

можно выразить любые другие логические функции. Они называются

функционально полными или базисами. Наиболее известный базис —

это набор функций И, ИЛИ, НЕ. Функция штрих Шеффера является ба-

зисной, также как и функция стрелка Пирса. Поэтому, с помощью ло-

гических элементов ИЛИ-НЕ или И-НЕ можно собрать любую логическую

схему. На таких элементах собран микропроцессор компьютера и дру-

гие логические устройства. Логические схемы состоят из логических

элементов, осуществляющих логические операции.

Логика — наука, изучающая методы установления истинности или лож-

ности одних высказываний на основе истинности или ложности других

высказываний (утверждений). Логика изучает методы доказательств и

опровержений. Логика составляет основу всякого управления, в том

числе технологическими процессами.

Математическая логика — современная форма логики, опирающаяся на

формальные математические методы.

Основные объекты логики — высказывания, то есть предложения, ко-

торые могут быть либо истинными, либо ложными. Существуют два

подхода установления истинности высказываний: эмпирический (опыт-

ный) и логический. При эмпирическом подходе истинность высказыва-

ний устанавливается на основе наблюдений, экспериментов, докумен-

тов и других фактов. При логическом подходе истинность высказыва-

ний доказывается на основе истинности других высказываний, то

есть чисто формально, на основе рассуждений без обращения к фак-

там.

В языках программирования QBasic и Turbo Pascal логические функ-

ции И, ИЛИ, НЕ реализуются в виде логических операций OR (ИЛИ),

AND (И), NOT (НЕ).

Множество всех логических функций, на котором определены три ло-

гические операции И, ИЛИ, НЕ называется булевой алгеброй (по име-

ни основоположника математической логики английского математика

Джорджа Буля). Упрощение формул в булевой алгебре производится на

основе эквивалентных преобразований, опирающихся на следующие ос-

новные законы (эквивалентные соотношения):

Кроме того, применяются ещё три соотношения:

Законы 1,2,3,7 показывают, что свойства конъюнкции очень похожи

на свойства умножения, поэтому её часто называют логическим умно-

жением. Из законов 6 и 8 следует, что используя отрицание, дизъ-

юнкцию можно выразить через конъюнкцию, и наоборот:

Это означает, что наборы И-НЕ и ИЛИ-НЕ также являются функцио-

нально полными или базисными.

 

Вопросы

1. Что такое логическая функция и логический элемент?

2. Что такое таблица истинности и сколько в ней строк?

3. Какие функции одной переменной Вы знаете? Какая из них являет-

ся важнейшей?

4. Как зависит число функций от числа переменных?

5. Что такое конъюнкция и дизъюнкция? Как они реализуются?

6. Что такое функция стрелка Пирса? Какова её таблица истинности?

7. Что такое функция штрих Шеффера? Какова её таблица истинности?

8. Что такое базисная функция и какие базисы Вы знаете?

9. Что такое логика? Какие два подхода существуют в логике?

10. Как доказывается истинность или ложность высказываний? Приве-

дите примеры из практики.

11. Что такое булева алгебра?

12. Какие законы булевой алгебры Вы знаете? Где они применяются?

13. Что такое триггер? Как работает RS-триггер?

14. Сколько надо триггеров, чтобы запомнить 1 Мб информации?

Логические функции в Excel, примеры, синтаксис, использование логических выражений

Подобного рода функциями служат такие, которые возвращают результат после проверки данных, который всегда представляет «ИСТИНА» либо «ЛОЖЬ», что означает – результат удовлетворяет заданному условию либо не удовлетворяет, соответственно.

Прежде чем перейти к рассмотрению описанных функций, ознакомьтесь со статьей нашего сайта Условия сравнения чисел и строк в Excel.

В описаниях синтаксиса функций их аргументы, которые заключены в квадратные скобки «[]», являются необязательными.

Будут рассмотрены следующие функции:

Функция ИСТИНА

Не принимает никаких аргументов и просто возвращает логическое значение «ИСТИНА».

Синтаксис: =ИСТИНА()

Функция ЛОЖЬ

Аналогична функции ИСТИНА, за исключением то, что возвращает противоположный результат ЛОЖЬ.

Синтаксис: =ЛОЖЬ()

Функция И

Возвращает логическое значение ИСТИНА, если все аргументы функции вернули истинное значение. Если хотя бы один аргумент возвращает значение ЛОЖЬ, то вся функция вернет данное значение.

В виде аргументов должны приниматься условия либо ссылки на ячейки, возвращающие логические значения. Количество аргументов не может превышать 255. Первый аргумент является обязательным.

Рассмотрим таблицу истинности данной функции:

И	ИСТИНА	ЛОЖЬ
ИСТИНА	ИСТИНА	ЛОЖЬ
ЛОЖЬ	ЛОЖЬ	ЛОЖЬ

Синтаксис: =И(Логическое_значение1; [Логическое_значение1];…)

Пример использования:

В первом примере видно, что все аргументы возвращают истинное значение, следовательно, и сама функция вернет истинный результат.

Во втором примере функция никогда не вернет значение ИСТИНА, т.к. условие ее второго аргумента заранее неравно.

Функция ИЛИ

Возвращает логическое значение ИСТИНА, если хотя бы один аргумент функции вернет истинное значение.

В виде аргументов принимаются условия либо ссылки на ячейки, возвращающие логические значения. Количество аргументов не может превышать 255. Первый аргумент является обязательным.

Таблица истинности функции ИЛИ:

ИЛИ	ИСТИНА	ЛОЖЬ
ИСТИНА	ИСТИНА	ИСТИНА
ЛОЖЬ	ИСТИНА	ЛОЖЬ

Синтаксис: =ИЛИ(Логическое_значение1; [Логическое_значение2];…)

В качестве примера, рассмотрите примеры функции И, все они вернут результат ИСТИНА, т.к. первый аргумент является истинным.

Функция НЕ

Принимает в виде аргумента всего одно логическое значение и меняет его на противоположное, т.е. значение ИСТИНА она изменит на ЛОЖЬ и наоборот.

Таблица истинности функции И с применением функции НЕ:

НЕ(И())	ИСТИНА	ЛОЖЬ
ИСТИНА	ЛОЖЬ	ИСТИНА
ЛОЖЬ	ИСТИНА	ИСТИНА

Таблица истинности функции ИЛИ с применением функции НЕ:

НЕ(ИЛИ())	ИСТИНА	ЛОЖЬ
ИСТИНА	ЛОЖЬ	ЛОЖЬ
ЛОЖЬ	ЛОЖЬ	ИСТИНА

Синтаксис: =НЕ(логическое_значение)

Функция ЕСЛИ

Является одной из самых полезных, имеющихся в Excel, функций. Она проверяет результат переданного ей логического выражения и возвращает результаты в зависимости от того истинно он или ложно.

Синтаксис:

=ЕСЛИ(Логическое_выражение;[Значение_если_истина];[Значение_если_ложь])

Примеры использования функции:

Рассмотрим первый простой пример, чтобы понять, как функция работает.

Умышлено в первый аргумент функции вставить функцию ИСТИНА. В результате проверки, будет возвращен 2 аргумент (значение_если_истина), 3 аргумент будет опущен.

Теперь приведем пример использования вложенности одной функции ЕСЛИ в другую. Такой подход может понадобиться, когда при выполнении (или невыполнении) одного условия требуется дополнительная проверка.

Условия примера:

Имеются банковские карточки с номерами, начинающимися с первых четырех цифр, которые являются идентификатором вида карты:

• 1111 – Visa;
• 2222 – Master Card.

Используем нашу функцию для определения типа карты.

Функция, применяемая в данном примере, выглядит так:

=ЕСЛИ(ЛЕВСИМВ(A2;4)=»1111″; «Visa»;ЕСЛИ(ЛЕВСИМВ(A2;4)=»2222″;»Master Card»;»карта не определена»))

Помимо самой рассматриваем функции, в примере используется текстовая функция ЛЕВСИМВ, которая возвращает часть текста из строки, начиная с левого края, в количестве символов, заданном вторым ее аргументом. С ее помощью мы проверяем, являются ли они равными строке «1111», если да, возвращаем результат «Visa», если нет, то выполняем вложенную функцию ЕСЛИ.

Подобным образом можно достичь значительной вложенности и организовывать сложные проверки.

Функция ЕСЛИОШИБКА

Предназначена для проверки возврата выражением ошибки. Если ошибка обнаружена, то она возвращает значение второго аргумента, иначе первого.

Функция принимает 2 аргумента, все они являются обязательными.

Синтаксис: =ЕСЛИОШИБКА(значение;значение_если_ошибка)

Пример использования функции:

В приведенном примере видно, что выражение в первом аргументе возвращает ошибку деления на ноль, но так как оно вложено в нашу функцию, то ошибка перехватывается и подменяется вторым аргументов, а именно строкой «Делить на ноль нельзя», которую мы ввели самостоятельно. Вместо данной строки могли бы быть другие функции, все зависит от поставленной перед Вами задачи.

• < Назад
• Вперёд >

Похожие статьи:

Логические функции в Excel — НА ПРИМЕРАХ

В данной статье мы разберем сущность логических функций Excel: И, ИЛИ, ИСКЛИЛИ и НЕ. И разберем примеры решения логических функций, демонстрирующие их применение в MS Excel.

Вы узнаете, как расширить использование логических операторов и создать логические проверки для выполнения более сложных вычислений и более эффективного анализа данных. Логические функции, такие как И, ИЛИ, ИСКЛИЛИ и НЕ, помогут вам в этом.

Логические функции Excel – обзор

Microsoft Excel предоставляет четыре логические функции для работы с логическими значениями: И, ИЛИ, ИСКЛИЛИ и НЕ. Если вы хотите выполнить более одного сравнения в своей формуле или проверить несколько условий вместо одного, используете эти логические функции. Как и логические операторы, логические функции Excel возвращают значения ИСТИНА или ЛОЖЬ.

В следующей таблице приведено краткое описание того, что делает каждая логическая функция.

Логическая функция	Описание	Пример формулы	Описание формулы
И	Возвращает значение ИСТИНА, если все аргументы имеют значение ИСТИНА	=И(A2>=10; B2<5)	Формула возвращает значение ИСТИНА, если значение в ячейке A2 больше или равно 10, а значение в B2 меньше 5, ЛОЖЬ — в противном случае.
ИЛИ	Возвращает значение ИСТИНА, если хотя бы один аргумент имеет значение ИСТИНА	=ИЛИ(A2>=10; B2<5)	Формула возвращает ИСТИНА, если A2 больше или равно 10 или B2 меньше 5 или оба условия выполнены. Если ни одно из условий не выполнено формула возвращает ЛОЖЬ.
ИСКЛИЛИ	Возвращает логическое исключающее ИЛИ всех аргументов	=ИСКЛИЛИ(A2>=10; B2<5)	Формула возвращает ИСТИНА, если A2 больше или равно 10 или B2 меньше 5. Если ни одно из условий не выполняется или оба условия не выполнены, формула возвращает ЛОЖЬ.
НЕ	Меняет логическое значение своего аргумента на противоположное	=НЕ(A2>=10)	Формула возвращает ЛОЖЬ, если значение в ячейке A1 больше или равно 10; ИСТИНА в противном случае.

В дополнение к четырем логическим функциям, описанным выше, Microsoft Excel предоставляет 3 условные функции: ЕСЛИ, ЕСЛИОШИБКА и ЕСНД.

Логическая функция И в Excel

Функция И наиболее популярна из логических функций. Она пригодится, когда вам нужно проверить несколько условий и убедиться, что все они выполнены. Технически, логическая функция И проверяет условия, которые вы указываете, и возвращает ИСТИНА, если в результате вычисления всех аргументов получается значение ИСТИНА, ЛОЖЬ в противном случае.

Синтаксис логической функции И выглядит следующим образом:

=И(логическое_значение1; [логическое_значение2] …)

Теперь давайте рассмотрим некоторые примеры формул, демонстрирующие, как использовать логическую функцию И в формулах Excel.

Формула	Описание
=И(A2=»Яблоки»; B2>C2)	Логическая функция возвращает ИСТИНА, если A2 содержит «Яблоки», а B2 больше C2, ЛОЖЬ в противном случае.
=И(B2>50; B2=C2)	Логическая функция возвращает ИСТИНА, если B2 больше 50, а B2 равно C2, ЛОЖЬ в противном случае.
=И(A2=»Яблоки»; B2>=120; B2>C2)	Логическая функция возвращает ИСТИНА, если A2 содержит «Яблоки», B2 больше или равно 120, а B2 больше C2, ЛОЖЬ в противном случае.

Логические функции в Excel – Использование логической функции И

Логическая функция ИЛИ в Excel

Как логическая функция И, функция Excel ИЛИ является базовой логической функцией, которая используется для сравнения двух значений или операторов. Разница в том, что логическая функция ИЛИ возвращает ИСТИНА, если хотя бы один, если аргументы оцениваются как ИСТИНА, и возвращает ЛОЖЬ, если все аргументы ЛОЖЬ. Логическая функция ИЛИ доступна во всех версиях MS Excel.

Синтаксис логической функции Excel ИЛИ очень похож на функцию И:

=ИЛИ(логическое_значение1; [логическое_значение2];…)

Теперь, давайте запишем несколько формул, чтобы вы поняли, как работает логическая функция ИЛИ в Excel.

Формула	Описание
=ИЛИ(A2=»Яблоки»; A2=»Бананы»)	Логическая функция возвращает ИСТИНУ, если A2 содержит «Яблоки» или «Бананы», в противном случае ЛОЖЬ.
=ИЛИ(B2>=135; C2>=55)	Логическая функция возвращает ИСТИНУ, если B2 больше или равен 135 или C2 больше или равно 55, ЛОЖЬ в противном случае.
=ИЛИ(B2=»»; C2=»»)	Логическая функция возвращает ИСТИНУ, если ячейки B2 и/или C2 пустые, ЛОЖЬ в противном случае.

Логические функции в Excel – Использование логической функции ИЛИ

Как и логическая функция Excel И, ИЛИ широко используется для расширения полезности других функций Excel, которые выполняют логические проверки, например, функция ЕСЛИ.

Логическая функция ИСКЛИЛИ в Excel

В Excel 2013 Microsoft представила функцию ИСКЛИЛИ, которая является логической функцией исключающего ИЛИ. Для тех, кто не знаком с понятием «Исключающего ИЛИ», сначала может быть немного сложно понять суть логической функции, но, надеюсь, приведенное ниже объяснение иллюстрируемое примерами формул поможет прояснить суть.

Синтаксис логической функции ИСКЛИЛИ идентичен синтаксису ИЛИ:

=ИСКЛИЛИ(логическое_значение1; [логическое_значение2];…)

В простейшей версии формулы ИСКЛИЛИ, содержащей только 2 логических оператора, логическая функция Excel ИСКЛИЛИ вернет ИСТИНУ, если любой из аргументов имеет значение ИСТИНА. Если оба аргумента ИСТИНА, либо оба ЛОЖЬ, ИСКЛИЛИ возвращает ЛОЖЬ. Рассмотрим примеры формул:

Формула	Результат	Описание
=ИСКЛИЛИ(1>0; 2<1)	ИСТИНА	Логическая функция возвращает ИСТИНА, потому что первый аргумент ИСТИНА, а второй аргумент ЛОЖЬ.
=ИСКЛИЛИ(1<0; 2<1)	ЛОЖЬ	Логическая функция возвращает ЛОЖЬ, потому что оба аргумента ЛОЖЬ.
=ИСКЛИЛИ(1>0; 2>1)	ЛОЖЬ	Логическая функция возвращает ЛОЖЬ, потому что оба аргумента ИСТИНА.

Когда добавляется больше логических операторов, функция ИСКЛИЛИ в Excel работает следующим образом:

• ИСТИНА, если нечетное число аргументов оценивается как ИСТИНА;
• ЛОЖЬ, если общее число ИСТИННЫХ утверждений четно, или если все операторы ЛОЖЬ.

Представленное ниже изображение наглядно это иллюстрирует:

Логические функции в Excel – Использование логической функции ИСКЛИЛИ

Логическая функция НЕ в Excel

Функция НЕ является одной из простейших логических функций Excel с точки зрения синтаксиса:

=НЕ(логическое_значение)

Логическая функция НЕ в Excel используется, чтобы изменить значение своего аргумента. Другими словами, если логическое значение ЛОЖЬ, функция НЕ возвращает ИСТИНА и наоборот. Например, обе приведенные ниже формулы возвращают ЛОЖЬ:

Логические функции в Excel – Использование логической функции НЕ

По сути, именно так используются логические функции в Excel. Конечно, эти примеры в общих чертах описали возможности логических функций И, ИЛИ, ИСКЛИЛИ и НЕ, но зная основы, вы теперь можете расширить свои знания, решая реальные задачи и создавая сложные формулы в ваших рабочих листах.

ИЛИ (функция ИЛИ) — Служба поддержки Office

Функция ИЛИ возвращает значение ИСТИНА, если в результате вычисления хотя бы одного из ее аргументов получается значение ИСТИНА, и значение ЛОЖЬ, если в результате вычисления всех ее аргументов получается значение ЛОЖЬ.

Обычно функция ИЛИ используется для расширения возможностей других функций, выполняющих логическую проверку. Например, функция ЕСЛИ выполняет логическую проверку и возвращает одно значение, если при проверке получается значение ИСТИНА, и другое значение, если при проверке получается значение ЛОЖЬ. Использование функции ИЛИ в качестве аргумента «лог_выражение» функции ЕСЛИ позволяет проверять несколько различных условий вместо одного.

Синтаксис

ИЛИ(логическое_значение1;[логическое значение2];…)

Аргументы функции ИЛИ описаны ниже.

Аргумент	Описание
Логическое_значение1	Обязательный аргумент. Первое проверяемое условие, вычисление которого дает значение ИСТИНА или ЛОЖЬ.
Логическое_значение2;…	Необязательные аргументы. Дополнительные проверяемые условия, вычисление которых дает значение ИСТИНА или ЛОЖЬ. Условий может быть не более 255.

Примечания

• Аргументы должны принимать логические значения (ИСТИНА или ЛОЖЬ) либо быть массивами либо ссылками, содержащими логические значения.

• Если аргумент, который является ссылкой или массивом, содержит текст или пустые ячейки, то такие значения игнорируются.

• Если заданный диапазон не содержит логических значений, функция ИЛИ возвращает значение ошибки #ЗНАЧ!.

• Можно воспользоваться функцией ИЛИ в качестве формулы массива, чтобы проверить, имеется ли в нем то или иное значение. Чтобы ввести формулу массива, нажмите клавиши CTRL+SHIFT+ВВОД.