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SAT问题的可满足性判定及其全解研究

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目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文的主要研究内容

1.4 本论文的组织结构

第二章 可满足性问题相关理论研究

2.1.1 符号声明

2.1.2 布尔连接词

2.1.3 命题逻辑

2.1.4 逻辑命题的判定

2.1.5 合取范式

2.1.6 析取范式

2.1.7 CNF SAT问题

2.1.8 K-SAT问题

2.1.9 最大可满足问题

2.1.10 ALL SAT问题

2.2.1 背景及定义

2.2.2 布尔公式转换为CNF格式

2.2.3 逻辑电路转换为CNF格式

2.3 合取范式化简规则

2.3.1 单元子句规则

2.3.2 纯文字规则

2.3.3 重言子句规则

2.3.4 归结(Resolution)原理

2.3.5 包含规则

2.4 SAT求解的应用

2.5 本章小结

第三章 可满足问题判定算法设计

3.1 传统机器学习方法判定SAT

3.1.1 现有方法概述

3.1.2 机器学习方法介绍

3.1.3 传统机器学习判定SAT的方法设计

3.1.4 传统机器学习方法求判定SAT的测试与分析

3.2.1 深度学习的背景及意义

3.2.2 常见深度学习模型介绍

3.2.3 基于深度学习的可满足性问题判定方法设计

3.2.4 基于深度学习的可满足性问题判定方法测试与分析

3.3 传统机器学习与深度学习求解方法对比

3.4 本章小结

第四章 SAT全解问题求解方法设计

4.1 SAT全解问题(ALLSAT)概述

4.2 二分求解全解方法设计

4.2.1 基求解器选取

4.2.2 基本思想

4.2.3 基于二分的并行SAT全解算法

4.2.4 分割策略优化

4.2.5 基于二分的并行SAT全解算法的测试与分析

4.3 本章总结

第五章 全文总结和展望

5.1 全文总结

5.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

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摘要

可满足性问题(SAT)是数学和计算机科学领域中很重要的问题,是工业自动化等领域的应用基石。目前使用机器学习判定可满足性问题的方法仍在探索阶段,现有方法未尝试求解难度较大、规模较大的问题。因此本文设计出有效的机器学习方法来判定大规模且难以求解的可满足性问题。同时SAT问题的一个重要分支–SAT全解问题(ALLSAT),在工业界实践应用更广泛、需求更高的技术。由于SAT全解问题的计算复杂度高于一般SAT问题,目前相关研究较为匮乏,相应求解器求解能力一般。因此,本文深入研究SAT全解问题,设计出一种有效的求解全解的方法。 通过将SAT问题的判定看作有监督的二分类问题,本论文设计出两种方法对SAT问题进行分类判别。一种是基于传统机器学习的求解方法,该方法首先计算SAT的特征,特征总数为141个,然后带入选定的传统机器学习模型进行训练,模型的选取是依据SAT问题的求解特性以及模型的训练效率和精度。第二种是基于深度学习的求解方法,首先将可满足性问题编码成数值矩阵,本论文设计了三种矩阵转换的方法,并通过分析找出最优的一种转换方案,然后将转换后的数据集放入卷积神经网络中训练模型。实验结果表明,本论文提出的基于LightGBM模型的判定方法是能够快速准确的预测可满足性问题,在agile17数据集上达到了0.966高准确率;本论文提出的卷积神经网络判定模型,在单一类别的数据集上,该模型都可达到0.9以上的准确率。本论文设计的基于机器学习的SAT判定方法已经能够一定程度上求解大规模复杂的SAT问题。 针对可满足性问题的全解求解,本论文设计出一种二分求解SAT全解问题的算法。同时提出两种分割策略,包括Jaccard相似度分割以及变量互补分割。实验结果表明,本论文设计的全解算法相对当前最好的全解算法,在2014年SAT竞赛数据集上能够求解更多实例并且求解的解个数更多。

著录项

  • 作者

    任小芹;

  • 作者单位

    电子科技大学;

  • 授予单位 电子科技大学;
  • 学科 软件工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 田文洪;
  • 年度 2019
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    SAT问题; 可满足性判定;

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