Método de Quine-McCluskey

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Método de Quine-McCluskey
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Agrupamiento

Método de Quine-McCluskey El Algoritmo Quine–McCluskey, fue desarrollado por Willard Van Orman Quine y Edward J. McCluskeyes, para la simplificación de funciones booleanas, similar al mapa de Karnaugh, pero su forma tabular lo hace más eficiente para su implementación en lenguajes computacionales.

Contenido

Introducción

En matemáticas las expresiones booleanas se simplifican por numerosas razones: - Una expresión más simple es más fácil de entender y tiene menos posibilidades de error a la hora de su interpretación. - Una expresión simplificada suelen ser más eficiente y efectiva cuando se implementan en la práctica, como en el caso de circuitos eléctricos o en determinados algoritmos. El método de Quine-McCluskey es particularmente útil cuando se tienen funciones con un gran número de variables, no es el caso del método de Karnaugh, que se hace impracticable con más de cinco variables. Una expresión booleana se compone de variables y términos. Para este método las variables sólo podrán tener un valor numérico de cero (el correspondiente al valor de verdad false) o uno (el correspondiente al valor de verdad true) y se designarán mediante una letra.

Método de Quine-McCluskey

Sea K un álgebra de Boole y f una función booleana de orden n sobre K. Denotamos por B = {0, 1}. Para obtener una expresión simplificada de f realizamos los siguientes pasos: 1. Calculamos su tabla de verdad. 2. Ordenamos los valores cuya imagen es 1 en una columna de arriba a abajo en número decreciente de unos. Separamos ´estos en bloques de forma que los elementos de cada bloque tengan el mismo número de unos. 3. Comparamos cada elemento de cada bloque con cada uno de los elementos del bloque inferior de forma que si dos de estos elementos difieren en un único valor, les antepondremos un + y escribiremos en una nueva columna, el elemento que se obtiene al sustituir dicho valor por un guion. Separaremos los elementos resultantes por una línea cuando acabemos de comparar dos bloques. 4. Repetimos el proceso anterior con la nueva columna obtenida y así sucesivamente hasta que sólo tengamos una única columna con un único bloque o bien, cuando de los bloques que se tengan, no existan elementos que difieran sólo en un valor de otro elemento del bloque siguiente. 5. Rellenamos una tabla donde escribimos en la primera fila las secuencias de unos y ceros correspondientes a los átomos de f, en la primera columna las secuencias con guiones que no llevan + obtenidas anteriormente, y en cada recuadro interior correspondiente a un átomo y uno con guión, escribiremos un asterisco si todos los valores de ambos, sin contar los elementos con guiones coinciden. 6. Finalmente, de cada columna elegimos un asterisco de forma que el número de filas donde hayan sido elegidos asteriscos sea el menor posible. La suma de los elementos de la primera columna que contienen asteriscos elegidos junto con los elementos de la primera fila en cuya columna no hay ningún asterisco es una expresión booleana simplificada de f.


Minimización por el método de QUINE-McCLUSKEY

Se tienen dos formas de desarrollar el método de Quine-McCluskey:con una combinación binaria y una combinación decimal

Combinación Binaria

Sea la función: F(A, B, C, D) = Sm (1, 3, 4, 5, 7, 9, 10, 11, 15) La TABLA 1 presenta la lista de los minitérminos, expresados en forma binaria e indica el número de UNOS que estos contienen:











En la TABLA 2, se agrupan los minitérminos con el mismo número de UNOS.










De la TABLA 2, se combinan los términos que tienen un solo UNO con los que tienen dos UNOS, los que tienen dos UNOS con los que tienen tres UNOS y así sucesivamente. Dos términos se podrán combinar siempre y cuando exista un solo cambio entre ellos, es decir, cuando el lugar en que estén colocados los UNOS coincidan. Por ejemplo, los términos 1 y 3 se combinan debido a lo siguiente:

ABCD + ABCD = ABD(C+ C) = ABXD 0001 0011 00X1

O sea que entre los términos 1 y 3 se eliminó la variable C. Haciendo lo mismo con los demás términos, se obtiene la TABLA 3.











Los términos que en su fila tienen Ö, son los que se combinaron. Los términos con *, son los que no pudieron combinarse, es decir, aquellos que en su fila no tienen Ö. A estos términos se les denomina IMPLICANTES PRIMOS. Para la TABLA 4, se combinan los niveles de agrupación 1-2 con 2-3 y 2-3 con 3-4, tomando en cuenta que coincidan tanto las x como los UNOS.









Como ya se indicó, los implicantes primos son términos que no se combinan con ningún otro, por tanto pueden formar parte de la función reducida. Para determinar cuáles de los implicantes primos forman parte de la función reducida, se hace la siguiente tabla, llamada de implicantes primos.













Obsérvese que en la tabla anterior, se encerraron entre paréntesis las Ö que se encontraron solas en una columna y su fila se proyectó en la parte inferior de la tabla. Si en los cuatro penúltimos renglones se llenan todas las columnas (última fila), entonces se ha llegado a la solución mínima. Nótese que c no tuvo ninguna Ö sola dentro de sus columnas, lo que significa que este implicante primo está contenido en los demás, es decir, no forma parte de la función reducida. Por tanto, la función reducida es: F(A, B, C, D) = a + b + d + e Donde: a= XX11= CD b= X0X1= BD d= 101X= ABC e= 010X= ABC


Finalmente, la función reducida es: F(A, B,C,D) = CD+ BD + ABC + ABC

Fuente