求解命题逻辑/布尔表达式的工具(SAT求解器?

Tool to solve propositional logic / boolean expressions (SAT Solver?)

提问人:Olaf_SQL 提问时间:11/19/2017 更新时间:3/19/2018 访问量:586

问:

我是命题逻辑和布尔表达式的新手。所以这就是我需要帮助的原因。这是我的问题:

在汽车行业,当您购买汽车时,有数千种不同的组件可供选择。不是每个组件都是可组合的,所以对于每辆车来说,都存在许多用命题逻辑表达的规则。就我而言,每辆车都有 2000 到 4000 条规则。

它们看起来像这样:

  1. A → B ∨ C ∨ D
  2. C → ¬F
  3. F ∧ G → D
  4. ...

其中 “∧” = “and” / “∨” = “or” / “¬” = “not” / “→” = “implication”。

变量 A、B、C、...链接到物料清单中的组件。我拥有的数据由成对的组件及其链接变量组成。

例:

  1. Component_1、Component_2:(A)∧(B)
  2. Component_1, Component_3: (A) ∧ (C ∨ F)
  3. Component_3,Component_5:(B∨G)
  4. ...

现在,我的问题是如何解决这个问题。具体来说,我想知道根据上述规则,组件的每种组合是否可行。

  1. 哪种工具、软件和算法可以解决这些类型的问题?
  2. 有没有一个说明性的例子?
  3. 我怎样才能自动化它,以便我可以检查列表中的每个组合?
  4. 一般来说,我应该在谷歌中搜索什么来加深我对这个主题的了解?

非常感谢您的帮助! 奥拉夫

-逻辑布尔 表达式 SAT 满足性

评论

1赞 Patrick Trentin 11/26/2017
您可以查看过去的 SAT 竞赛列表,选择一种工具来解决自己的问题。恕我直言,《满意手册》是您可以开始的关于该主题的最全面的介绍。对所有规则进行编码后,您可以使用所谓的全卫星搜索来列出公式的所有可能模型,每个模型对应于特定的组件组合。要实现自动化,请使用一些脚本来生成 SAT 公式。如果可能,请尝试在用例中以增量方式使用求解器,以获得更好的性能。
2赞 Olaf_SQL 12/6/2017
好的,非常感谢。尤其是“全坐”搜索可能会对我有所帮助。
0赞 CaptainTrunky 12/13/2017
至于 AllSAT,我会推荐 sharpCDCL,我对它有很好的积极体验,解决了一些现实世界的 poblems。如果想要更多的“表现力”,可以考虑使用搭扣

答:

0赞 user502187 3/19/2018 #1

您可能想尝试带有 SAT 求解器的 Prolog 系统,例如 SWI-Prolog、Jekejeke Minlog 等......您可以在 Prolog 系统的 REPL 中轻松使用它。要加载 SAT 求解器,只需键入(您不需要键入 ?- 本身):

/* in SWI-Prolog */
?- use_module(library(clpb)).

/* in Jekejeke Minlog */
?- use_module(library(finite/clpb)).

然后,您可以使用顶层来搜索布尔公式的解决方案,例如此处的 xor 示例:

?- sat(X#Y), labeling([X,Y]).
X = 0,
Y = 1 ;
X = 1,
Y = 0.

下面是厨房规划器代码的示例。厨房有3个地方, 我们分配了一个冰柜和一个炉子。冰箱不允许靠近炉子。

冰箱的代码为 0,1,炉子的代码为 1,0。我们利用卡约束来放置冰柜和炉子。

:- use_module(library(finite/clpb)).

freezer([X,Y|L],[(~X)*Y|R]) :-
   freezer(L, R).
freezer([], []).

stove([X,Y|L],[X*(~Y)|R]) :-
   stove(L, R).
stove([], []).

free([X,Y|L],[(~X)*(~Y)|R]) :-
    free(L, R).
free([], []).

allowed([X,Y,Z,T|L]) :-
   sat(~((~X)*Y*Z*(~T))),
   sat(~(X*(~Y)*(~Z)*T)),
   allowed([Z,T|L]).
allowed([_,_]).
allowed([]).

kitchen(L) :-
   freezer(L, F), card(1, F),
   stove(L, G), card(1, G),
   free(L, H), card(1, H),
   allowed(L).

我想用 Prolog 代码展示的好处是,SAT 公式的问题编码可以通过 Prolog 代码本身来完成。当上面的代码运行时,我得到以下结果,如预期的那样:

?- L=[_,_,_,_,_,_], kitchen(L), labeling(L).
L = [0,1,0,0,1,0] ;
L = [1,0,0,0,0,1] ;
No