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MG · Vorlesung Teil 1 · Abschnitt 4

Logische Ausdrücke auswerten

Wie wertet man einen langen Ausdruck wie (p∧(¬q))∨(¬(p∧q))\big(p \land (\neg q)\big) \lor \big(\neg(p \land q)\big) aus? Man zerlegt ihn in seine Teile und rechnet von innen nach außen. Rechts wächst dazu ein Baum: Er zeigt, welcher Teil zu welchem gehört, und füllt sich von unten nach oben mit Werten. Mit Weiter geht es Schritt für Schritt voran.

Worum es geht

Skript Teil 1, Folien 10 und 11. Auszuwerten ist:

Beispiel von Folie 11
(p∧(¬q))∨(¬(p∧q))\big(p \land (\neg q)\big) \lor \big(\neg(p \land q)\big)

Bisher hatten wir einzelne Verknüpfungen. Jetzt werden sie ineinander gesteckt. Dabei stellen sich zwei Fragen: Was gehört zu was? Und in welcher Reihenfolge rechnet man?

So gehen wir vor:

  1. Klären, was ein logischer Ausdruck ist.
  2. Die Bindungsstärke der Zeichen festlegen.
  3. Das Beispiel von Folie 11 Spalte für Spalte auswerten.

Literale und Ausdrücke

Definition · logische Ausdrücke
  • Logische Variablen, ihre Negationen und die beiden logischen Konstanten 0 und 1 (bzw. falsch und wahr) sind logische Ausdrücke. Sie heißen Literale.
  • Ist AA ein logischer Ausdruck, dann ist auch ¬A\neg A ein logischer Ausdruck.
  • Sind AA und BB logische Ausdrücke und ⊗\otimes ein logischer Operator, dann ist auch A⊗BA \otimes B ein logischer Ausdruck.

In komplizierten Ausdrücken sorgen Klammern für Klarheit.

Die Definition baut Ausdrücke wie Bausteine. Die kleinsten Bausteine heißen Literale: eine Variable wie pp, ihre Negation ¬p\neg p oder eine der Konstanten 0 und 1.

Aus fertigen Ausdrücken baut man größere: mit ¬\neg davor oder mit einem Operator dazwischen. Das Zeichen ⊗\otimes steht für irgendeinen Operator, etwa ∧\land oder ⇒\Rightarrow.

Rechts ist das Beispiel als Baum gezeichnet. Die Blätter unten sind die Variablen.

Die Bindungsstärke

Bemerkung

Es sind die folgenden Bindungsstärken (Reihenfolge) festgelegt: ¬, ⊼, ∨‾, ∧, ∨, ⇒, ⇔\neg,\ \barwedge,\ \mathbin{\overline{\lor}},\ \land,\ \lor,\ \Rightarrow,\ \Leftrightarrow.

So liest man es
p∨q∧r=p∨(q∧r)¬p∧q=(¬p)∧qp \lor q \land r = p \lor (q \land r) \qquad \neg p \land q = (\neg p) \land q
Wie liest man ¬p∨q⇒r\neg p \lor q \Rightarrow r?Antwort zeigen

Erst ¬\neg, dann ∨\lor, zuletzt ⇒\Rightarrow: ((¬p)∨q)⇒r\big((\neg p) \lor q\big) \Rightarrow r.

Ohne Klammern wäre p∨q∧rp \lor q \land r doppeldeutig. Darum ist festgelegt, welches Zeichen stärker bindet, also zuerst ausgeführt wird. Wie in „Punkt vor Strich“ beim Rechnen.

¬\neg bindet am stärksten. Es gehört nur zum nächsten Baustein: In p∧¬qp \land \neg q verneint es nur qq. Am schwächsten bindet ⇔\Leftrightarrow.

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Baum und Tafel

von den Blättern zur Wurzel

Abbildung 1Baum und Tafel

von den Blättern zur Wurzel

∨1110∧0010¬1110p0011¬1010∧0001q0101p0011q0101
Zeileppqq¬q\neg qp∧(¬q)p \land (\neg q)p∧qp \land q¬(p∧q)\neg(p \land q)…∨…\ldots \lor \ldots
10010011
20100011
31011011
41100100
Legendewird gerade ausgewertetwird dafür gelesenDer Ausdruck als Baum, darunter seine Tafel.