表达式:表达式是多个子句的集合,当中的连接词是“并(AND)”,可以写成“&”。
下面是CNF的一个例子:
(x1 | -X5 | x4)&(-x1 | x5 | x3 | x4)&(-x3 | x4)。
MiniSat 能够接受的输入方式就是CNF格式,例子中就是这个格式,但是在输入的时候,要开头以“p cnf”,这就表示它接受的输入时cnf格式的,下面的所有例子里们都使用x作为变量,或者直接省略x,下面的是如入的格式:
P cnf 变量的个数 子句的个数
比如们变量的个数取5,子句的个数取3(都是随机的例子),就表示所有的变量为x1, x2, x3, x4, x5, -x1, -x2, -x3, -x4, -x5(们把这么多变量认为是5个变量,因为“-”只是一个变量的反变量),而子句的个数为3个,而且每一行的最后必须用0来代替,表示他们的关系是AND,那么上面的例子,MiniSat接受到的输入就是一个变量的取值个数为5,子句的个数为3的CNF SAT,如下:
P cnf 5 3
1 -5 4 0
-1 5 3 4 0
-3 -4 0
当运行MiniSat的时候,对于这个简单的例子,们知道这肯定不止一个解决方案,但是MiniSat只显示“SATISFIABLE”或者“UNSATISFIABLE”,这就是取决于这个SAT是否可解,但是如果你指定一个输出文件,那么MiniSat将会把输出结果写在这个文件中,第一行将会是“SAT(表示可解”或者“UNSAT(表示不可解)”,如果这个CNF是可解的,那么第二行将会给一个解决方案,即使有很多解决方案,MiniSat也只给出一个,在上述的例子中,假设上面的例子的文件名是“input.in"那么只要输入:
Minisat input.in output.out
MiniSat的运行结果就是显示在output.out中:
SAT
1 2 -3 4 5 0
这个表示这个CNF可解,解决方案是x1取真值,x2取真值,x3取非真值,x4取真值,x5取真值,所以解决原理如下(真=t,非真=f):
(x1|-x5|x4)=t|-t|t=t
(-x1|x5|x3|x4)=-t|t|f|t=t
(-x3|x4)=-f|t=t
所以t&t&t=t最终取值为真。
但是如果想要得到更多的解决方案,们可以在CNF中加入一个子句,子句的内容就是刚刚的解决方式的反方式:
P cnf 5 4
1 -5 4 0
-1 5 3 4 0
-3 -4 0
-1 -2 3 -4 -5 0
把这个放在名字为“second.in(名字自己取的)”的文件中,然后运行:
Minisat second.in second.out
们将会得到一个新的解决方案:
SAT
1 -2 -3 4 5 0
和之前一样,这个表示SAT可解,解决方案是x1取真值,x2取非真值,x3取非真值,x4取真值,x5取真值,所以解决原理如下
(x1|-x5|x4)=t|-t|t=t
(-x1|x5|x3|x4)=-t|t|f|t=t
(-x3|x4)=-f|t=t
所以最终t&t&t=t,最终取值为真。
4    SAT的可解性研究
4.1    前期操作步骤
在上一节中,已经能够通过生成器生成大量的3SAT合取范式,这一节,将会利用MiniSat解决器解答所需要的3Sat合取范式。
首先,下载了一个版本的MiniSat解决器(http://minisat.se/MiniSat.html),MiniSat C-v1.14.1,将其放入c盘中,这个版本的代码是通过C++语言编写的,所以要在电脑上安装Microsoft Visual C++ 6.0。在编译运行之后,MiniSat文件夹中将会出现一个“Debug”的文件夹。
然后,将上一节得到的3SAT合取范式放“Debug”文件夹中,便可以使用Minisat解决器解答,具体操作如下:
1.在xampp文件夹中打开xampp-control.exe,并把apache开始运行。
2.在浏览器中打开http://localhost/test/index.php,在网页上随机生成一个数据,比如v=4,c=16.文件序号为1,再点击“submit”,这样一个cnf文件已经生成在C:\xampp\htdocs\test里面,名字为output1.cnf,随机生成的元素个数为4,子句个数为16的3SAT合取范式,如下:
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