Formas Normais e Resolução

Apresentação em tema: "Formas Normais e Resolução"— Transcrição da apresentação:

1 Formas Normais e Resolução
Lógica Proposicional Formas Normais e Resolução

2 Formas normais e {,v,^} Um literal é um símbolo proposicional ou sua negação Um bom conjunto completo é {,v,^} Formas normais são obtidas a partir desse conjunto de conectivos

3 Forma normal disjuntiva
Uma fórmula está na forma normal disjuntiva (fnd ou DNF, em inglês) se é uma disjunção de conjunções de literais F é da forma F1 v F2 v ... v Fn, onde Fi é uma conjunção (da forma A1 ^ A2 ^ ... ^ An ) e Ai é um literal Ex: H=(P^Q) v (R^Q^P) v (P^S)

4 Forma normal conjuntiva
Uma fórmula está na forma normal conjuntiva (fnc ou CNF, em inglês) se é uma conjunção de disjunções de literais F é da forma F1 ^ F2 ^ ... ^ Fn, onde Fi é uma disjunção (da forma A1 v A2 v ... v An ) e Ai é um literal Ex: G=(PvQ) ^ (RvQvP) ^ (PvS)

5 Obtenção de formas normais
Observe que H e G são parecidos H=(P^Q) v (R^Q^P) v (P^S), DNF G=(PvQ) ^ (RvQ vP) ^ (PvS), CNF Para obtê-las a partir de fórmulas quaisquer usam-se algoritmos duais Os mesmos, trocando-se T por F

6 Algoritmos usando leis (repetidamente)
1 -Leis de eliminação PQ = (PvQ) P  Q = (P  Q)^(Q  P) 2 -Lei da negação (H)  H 2 -Leis de De Morgan (PvQ) = P ^ Q (P^Q) = P v Q 3 -Leis distributivas: F v (G^H) = (FvG) ^ (FvH) F ^ (GvH) = (F^G) v (F^H)

7 Exercícios Obter DNF de (P v Q) R Obter CNF de (P^(QR))S
= (PvQ) v R (eliminação de ) = (P ^ (Q)) v R (De Morgan) = (P ^ Q) v R (negação) Obter CNF de (P^(QR))S

8 Exercícios de obtenção de formas normais
Obter DNF de (P ^Q) R Obter CNF de (P ^Q) R

9 Notação na forma de conjuntos
H=(PvQvR)^(PvQ)^(PvP) Representação na forma de conjuntos: H={[P,Q,R],[P,Q],[P]} Note que (PvQvR) = [P,Q,R] (PvP)=[P] Não é necessário representar duplicidade na forma de conjuntos

10 Cláusulas e literais complementares
Cláusula em lógica proposicional é uma disjunção de literais Usando a notação de conjuntos: C1={P,Q,R}, C2={P,Q}, C3={P} Dois literais são complementares quando um é a negação do outro

11 Resolvente de 2 cláusulas
Supondo 2 cláusulas C1={A1,..., An} e C2={B1, ..., Bn}, com literais complementares A, um conjunto de literais em C1, tal que -A, um conjunto de literais complementares a A, estão em C2 Resolvente de C1 e C2: Res(C1,C2)=(C1-A)U(C2- -A) Res(C1,C2) pode ser {} Resolvente vazio ou trivial

12 Exemplo de resolvente C1={P,Q,R} e C2={P,R}
Res (C1,C2) = {Q,R}, que também é uma cláusula D1={P,Q} e D2={P,Q} Res (D1,D2) = {}, que também é uma cláusula

13 Sistema com Resolução Alfabeto da Lógica Proposicional
Conjunto de cláusulas da Lógica Proposicional A regra de resolução

14 Regra de Resolução Supondo 2 cláusulas C1={A1,..., An} e C2={B1, ..., Bn}, a Regra de Resolução aplicada a C1 e C2 é: Deduzir Res(C1,C2) Para verificar satisfabilidade Empregar várias vezes até obter a cláusula vazia Expansão por resolução

15 Expansão por resolução
{[P,Q,R],[P,R],[P,R]} 1. [P,Q,R] 2. [P,R] 3. [P,R] 4. [Q,R] Res (1,2) 5. [Q,P] Res (3,4) 6. [P] Res (2,3) (Não conseguimos obter a cláusula vazia...)

16 Exemplo de expansão por resolução
{[P,Q],[P,R],[P,Q],[Q,R]} 1. [P,Q] 2. [P,R] 3. [P,Q] 4. [Q,R] 5. [Q,R] Res (1,2) 6. [P,R] Res (3,5) 7. [Q,R] Res (1,6) 8. {} Res(4,7) Expansão fechada – contém a cláusula vazia

17 Forma clausal Dada uma fórmula H, a forma clausal associada a H é
Uma fórmula Hc, uma conjunção de cláusulas equivalente a H Toda fórmula proposicional possui uma forma clausal associada

18 Exercício Achar a a forma clausal associada a: (H^(GvH)) (H^G)v(H^H)
(H  G) (H  G) ((H)  H

19 Prova por resolução Dadas uma fórmula H e Hc, a forma clausal associada a H Uma Prova de H por resolução é uma expansão fechada sobre Hc H é um teorema do sistema de resolução

20 Exemplo de Prova por resolução
H=((P1vP2vP3)^(P1P4)^(P2P4)^ (P3P4))  P4 Determinar Hc associada a H Hc=(((P1vP2vP3)^(P1P4)^(P2P4)^ (P3P4)) P4)) =(((P1vP2vP3)^(P1P4)^(P2P4)^(P3P4))vP4) =(P1vP2vP3)^(P1vP4)^(P2vP4)^(P3vP4)^ P4 ={[P1,P2,P3],[P1,P4],[P2,P4],[P3,P4],[P4]} Agora, é só fazer a expansão por resolução!

21 Exemplo de Prova por resolução (cont.)
1. [P1,P2,P3] 2. [P1,P4] 3. [P2,P4] 4. [P3,P4] 5. [P4] 6. [P2,P3,P4] Res(1,2) 7. [P3,P4] Res(3,6) 8. [P4] Res(4,7) 9. {} Res(5,8)

22 Exercício H=((P1vP2)^(P1P4)^(P2P4)^ (P3P4))  P3
Determinar Hc associada a H Fazer a expansão por resolução Aberta ou fechada?

23 Conseqüência lógica na resolução
Dada uma fórmula H e um conjunto de hipóteses b={H1,H2,...Hn}, então H é conseqüência lógica de b por resolução se existe uma prova por resolução de (H1^H2^...^Hn)  H

24 Notação de Conseqüência Lógica por Resolução
Dada uma fórmula H, se H é conseqüência lógica de um conjunto de hipóteses b={H1,H2,...Hn} por resolução, diz-se que: b├ H ou {H1,H2,...Hn}├ H

25 Exercício de Conseqüência Lógica por Resolução
Guga é determinado Guga é inteligente Se Guga é determinado, ele não é um perdedor Guga é um atleta se é amante do tênis Guga é amante do tênis se é inteligente “Guga não é um perdedor” é conseqüência lógica das afirmações acima??

26 Solução Provar H=(P^Q^((P^R)P1)^(Q1R)^(QQ1)) P1
Mostrando que H é absurdo (P^Q^((P^R)P1)^(Q1R)^(QQ1)) P1) gera uma expansão por resolução fechada a partir da sua forma clausal?

27 Resolução e Tableaux Quais as relações entre eles??

28 Resolução e Tableaux [Fitting 1990]
Métodos por negação Implementáveis Resolução [Julia Robinson 1965] Prolog [Colmerauer 1972] Uma expansão fechada por resolução equivale a um tableau fechado

29 Resolução x Tableaux Olha para o significado da fórmula
Uma disjunção mantém-se numa cláusula Uma conjunção “bifurca” cláusulas Linhas de resoluções Pega-se uma conjunção de disjunções e tenta-se simplificá-la Olha para o valor da fórmula As regras disjuntivas bifurcam tableaux São usadas árvores Representam naturalmente disjunções entre ramos

30 Em resolução... Na CNF, para converter uma fórmula para a forma clausal, os ‘v’s criam cláusulas seqüenciais e os ‘^’s separam os termos Exs: AvB = {[A,B]}; A^B ={[A],[B]} o que, na prática, vira uma bifurcação Resolução ocorre sobre CNFs

31 Exercícios de Formalização
A proposta de auxílio está no correio. Se os árbitros a receberem até sexta-feira, eles a analisarão. Portanto, eles a analisarão porque se a proposta estiver no correio, eles a receberão até sexta-feira. (C, S, A)

32 Solução A proposta de auxílio está no correio. Se os árbitros a receberem até sexta-feira, eles a analisarão. Portanto, eles a analisarão porque se a proposta estiver no correio, eles a receberão até sexta-feira. C: A proposta de auxílio está no correio. S: Os árbitros recebem a proposta até Sexta-feira. A: Os árbitros analisarão a proposta. {C, SA, CS} |-- A

33 Exercício Hoje é Sábado ou Domingo. Se hoje é Sábado então é um fim de semana. Se hoje é Domingo então é um fim de semana. Portanto, hoje é um fim de semana.

34 Exercício Se hoje é Quinta-feira, então amanhã será sexta-feira. Se amanhã for sexta-feira, então depois de amanhã será sábado. Conseqüentemente, se hoje for quinta-feira, então depois de amanhã será sábado.