Как найти все возможные значения переменной

На вход подаются данные в таком формате:

generate_json_loads = [{'idzad': 7175912, 'type': 'answer/single', 'quesh': [{'ID': 'h27238', 'txt': 'да'}, {'ID': '2hrsm7', 'txt': 'нет'}]}, {'idzad': 7175915, 'type': 'answer/single', 'quesh': [{'ID': '2qtj2u', 'txt': 'да'}, {'ID': 'f3ahq9', 'txt': 'нет'}]}, {'idzad': 7175914, 'type': 'answer/single', 'quesh': [{'ID': 'maduqk', 'txt': 'нет'}, {'ID': '3hoqim', 'txt': 'да'}]}, {'idzad': 7175913, 'type': 'answer/single', 'quesh': [{'ID': 'vj1a2k', 'txt': 'нет'}, {'ID': '4cd2ic', 'txt': 'да'}]}]

Я, используя форму подстановки:

generate = []
anc = {'answers':{}}
for task in generate_json_loads:
	print(anc)
	for var in task['quesh']:
		print(var)
		i = task['idzad']
		anc['answers'][i] = {'id':var['ID'],"@answer_type":task['type']} 
	generate.append(anc)

Получаю на выходе:

{'answers': {7175912: {'id': '2hrsm7', '@answer_type': 'answer/single'}, 7175915: {'id': 'f3ahq9', '@answer_type': 'answer/single'}, 7175914: {'id': '3hoqim', '@answer_type': 'answer/single'}}}

Но всевозможных комбинаций по формуле 2**i = 16, где 2 это максимальное количество вариантов ответа, а i — количество заданий.
Как мне получить все возможные комбинации в форме выше?

Привет! Работаю над большим проектом. Но свой вопрос объясню на другом
примере…

Допустим мне нужно создать программу которая только умеет выходить из себя)

Но пользователь может написать по разному слово «выход», например, «ВЫХОД», «VYHOD», «Выход», «выход» или «ds[jl»(на раскладке ‘латиница’)и т.д.

Тогда код бы выглядел примерно так

vyhod = input('Введите слово "выход" для выхода из программы:')
if vyhod == 'выход':
    exit(0)
if vyhod == 'Выход':
    exit(0)
if vyhod == 'ВЫХОД':
    exit(0)

и так далее…

Так вот, как можно это всё дело сократить.
Например, я пробовал сделать так:

if vyhod == "выход", "Выход", "ВЫХОД":
    exit(0)

и так

if vyhod == "выход"; "Выход"; "ВЫХОД":
        exit(0)

но это invalid syntax)

Продолжаем наш видеокурс по подготовке к ЕГЭ по информатике 2022. Сегодня разоблачим второе задание!

Кто незнаком с основными логическими операциями, можете посмотреть прошлогоднюю статью по заданию 2 из ЕГЭ по информатике.

В этой статье будут раскрыты методики решения 2 задания через язык программирования Питон.

Будем перебирать для каждой логической переменной все возможные варианты в программе. А логическая переменная всего два значения может принимать: 1 или 0 (истину или ложь). Таким образом, если к примеру у нас 4 переменные, мы получим 2⁴=16 различных комбинаций.

Кто знаком с мощнейшим методом для 2 задания из ЕГЭ по информатике, о котором я рассказывал в прошлогодней статье, тот поймёт, что мы будем применять тот же самый мощнейший метод, но автоматизированный с помощью питона.

Нам нужно будет запрограммировать логическую функцию на языке Питон. Вот таблица, которая поможет это сделать.

Перейдём к практике решения задач задания 2 с помощью языка программирования Python.

Задача (Классическая)

Миша заполнял таблицу истинности логической функции F

(w → z) ∧ ((y → x) ≡ (z → y)),

но успел заполнить лишь фрагмент из трёх различных её строк, даже
не указав, какому столбцу таблицы соответствует каждая из переменных
w, x, y, z.

Определите, какому столбцу таблицы соответствует каждая из переменных
w, x, y, z.

В ответе напишите буквы w, x, y, z в том порядке, в котором идут
соответствующие им столбцы (сначала буква, соответствующая первому
столбцу; затем буква, соответствующая второму столбцу, и т.д.). Буквы
в ответе пишите подряд, никаких разделителей между буквами ставить
не нужно.

Пример. Функция F задана выражением ¬x / y, зависящим от двух
переменных, а фрагмент таблицы имеет следующий вид.

В этом случае первому столбцу соответствует переменная y, а второму
столбцу – переменная x. В ответе следует написать: yx.

Решение:

Решать задачу будем с помощью шаблона на языке Python (Питон).

print('x y z w')
for x in range(0, 2):
    for y in range(0, 2):
        for w in range(0, 2):
            for z in range(0, 2):
                if (not(w) or z) and ((not(y) or x) == (not(z) or y)):
                    print(x, y, z, w)

В задаче у нас 4 переменные, значит, формируем 4 вложенных цикла. В каждом цикле перебираем все возможные значения для конкретной переменной. Мы перебираем значения 0 и 1.

Функция должна выдавать всегда 1 (единицу, истину). Внутри всех циклов прописываем условие, которое срабатывает как раз на истину. В этом условии прописываем нашу функцию. Если наша функция будет выдавать истину, то мы распечатаем значения переменных, при которых это произошло. Если функция будет выдавать ложь, значит, ничего распечатано не будет.

Четыре вложенных цикла проверяют все возможные варианты (2⁴ = 16 вариантов), и мы получим таблицу истинности, почти такую же, как нам и дали в условии задачи.

Так же вверху печатаем названия переменных, чтобы знать, какие значения каким переменным принадлежат.

Запустим программу, и на экране распечатается табличка:

В получившийся табличке может быть больше строчек, чем в условии. Так же при поиске переменных нельзя опираться на порядок, в котором идут нули и единицы в нашей табличке. А можно опираться лишь на количество нулей и единиц в строчках или столбцах.

Можно вычеркнуть первую строчку и последнюю, потому что в таблице, которую дали в условии, в каждой строчке есть хотя бы один ноль и хотя бы одна единица.

Сразу видно, что первый столбец принадлежит переменной x, только там могут быть все единицы.

Второй столбец принадлежит переменной w, только там могут быть все нули.

У нас остались две пустые клеточки в самой таблице. Нам нужно где-то поставить единицу, а где-то ноль, потому что у нас остались столбцы с двумя единицами и одним нулём, а так же с двумя нулями и одной единицей. Если мы в третий столбец поставим единицу, а в четвёртый ноль, то первая строчка и вторая будут совпадать.

А в условии сказано, что строки не должны повторяться. Поэтому нужно ноль и единицу расставить наоборот.

Получается, что в третий столбец идёт z, а в четвёртый y

Ответ: xwzy

Посмотрим, как решать задачи второго задания из ЕГЭ по информатике, когда функция выдаёт нули в таблице истинности.

Задача (Классическая, закрепление)

Миша заполнял таблицу истинности функции (x ≡ ¬y) → ((x ∧ w) ≡ z), но успел заполнить лишь фрагмент из трёх различных её строк, даже не указав, какому столбцу таблицы соответствует каждая из переменных w, x, y, z.

Определите, какому столбцу таблицы соответствует каждая из переменных
w, x, y, z.

В ответе напишите буквы w, x, y, z в том порядке, в котором идут
соответствующие им столбцы (сначала буква, соответствующая первому
столбцу; затем буква, соответствующая второму столбцу, и т.д.). Буквы
в ответе пишите подряд, никаких разделителей между буквами ставить
не нужно.

Пример. Функция F задана выражением ¬x / y, зависящим от двух
переменных, а фрагмент таблицы имеет следующий вид.

В этом случае первому столбцу соответствует переменная y, а второму
столбцу – переменная x. В ответе следует написать: yx.

Решение:

Воспользуемся программой на языке Python.

print('x y z w')
for x in range(0, 2):
    for y in range(0, 2):
        for w in range(0, 2):
            for z in range(0, 2):
                if not( not(( x == (not(y)) )) or ((x and w) == z) ):
                    print(x, y, z, w)

От прошлой программы эта программа отличается только функцией!

В таблице видим, что функция должна выдавать ноль. Поэтому в условии мы функцию «оборачиваем» в not().

После == операцию not() мы заключили в скобки, чтобы не было синтаксической ошибки.

Получаем следующую таблицу истинности:

Разгадаем, где какая переменная находится.

Последнюю строку из нашей таблицы можно вычеркнуть, потому что, если мы вычеркнем другую строку, то не получится столбца, где все три единицы, а он должен быть.

Получается, что второй столбец достаётся переменной z.

В первом столбце должно быть две единицы. На эту роль подходит переменная y.

В нашей таблице нет строчки, где все единицы, значит, во второй строчке в пустом окошке выставляем ноль. И в этой строчке нулём обладает переменная x. Следовательно, в третьем столбце будет находится x.

А в последний столбец идёт переменная w по остаточному принципу.

Ответ: yzxw

А как Питон справится с более сложной функцией из примерного варианта ЕГЭ по информатике?

Задача (Сложная функция)
Логическая функция F задаётся выражением ((x → y ) ∧ (y → w)) ∨ (z ≡ ( x ∨ y)).
Дан частично заполненный фрагмент, содержащий неповторяющиеся строки таблицы истинности функции F.
Определите, какому столбцу таблицы истинности соответствует каждая из переменных x, y, z, w.

В ответе напишите буквы x, y, z, w в том порядке, в котором идут соответствующие им столбцы (сначала — буква, соответствующая первому столбцу; затем — буква, соответствующая второму столбцу, и т. д.). Буквы в ответе пишите подряд, никаких разделителей между буквами ставить не нужно.

Пример. Пусть задано выражение x → y, зависящее от двух переменных x и y, и фрагмент таблицы истинности:

Тогда первому столбцу соответствует переменная y, а второму столбцу соответствует переменная x. В ответе нужно написать: yx.

Источник задачи сайт решу ЕГЭ: https://inf-ege.sdamgia.ru/

Решение:

Запрограммируем функцию на языке Python.

print('x y z w')
for x in range(0, 2):
    for y in range(0, 2):
        for w in range(0, 2):
            for z in range(0, 2):
                if not( ((not(x) or y) and (not(y) or w)) or (z == (x or y)) ):
                    print(x, y, z, w)

Запустим программу и расставим переменные по своим местам.

Переменная z может быть только в третьем столбце.

Во второй столбец идёт переменная w, только этот столбец может иметь одну единицу.

Посмотрим на строчку, где у w стоит единица. В этой же строчке и у x единица. Значит, x идёт в последний столбец, а y в первый столбец.

Ответ: ywzx

Тот же шаблон работает, когда у нас во втором задании три переменные.

Задача (Три переменные)

(№ 1608) Логическая функция F задаётся выражением (¬x ∧ z) ∨ (¬x ∧ ¬y ∧ ¬z)

На рисунке приведён фрагмент таблицы истинности функции F, содержащий все наборы аргументов, при которых функция F истинна. Определите, какому столбцу таблицы истинности функции F соответствует каждая из переменных x, y, z.

Источник задачи сайт К. Ю. Полякова: https://kpolyakov.spb.ru/

Решение:

Для трёх переменных шаблон на Питоне отлично работает.

print('x y z')
for x in range(0, 2):
    for y in range(0, 2):
        for z in range(0, 2):
               if (not(x) and z) or (not(x) and not(y) and not(z)):
                    print(x, y, z)

Здесь и так понятно, куда какая переменная идёт.

Ответ: yxz

Посмотрим, как решать задачи из второго задания ЕГЭ по информатике, когда в таблице истинности разные значения у функции F.

Задача (Разные значения функции)

Логическая функция F задаётся выражением (¬a ∨ b ∨ ¬c) ∧ (b ∨ ¬c). Определите, какому столбцу таблицы истинности функции F соответствует каждая из переменных a, b, c.

В ответе напишите буквы a, b, c в том порядке, в котором идут соответствующие им столбцы (без разделителей).

Источник задачи сайт К. Ю. Полякова: https://kpolyakov.spb.ru/

Решение:

Когда такая ситуация, что функция имеет различные значения в таблице, мы можем проверить, какие значения переменных дают единицу у всей функции. А потом проверить, какие значения выдают ноль у всей функции, если это потребуется.

print('a b c')
for a in range(0, 2):
    for b in range(0, 2):
        for c in range(0, 2):
               if (not(a) or b or not(c)) and (b or not(c)):
                    print(a, b, c)

В таблице 6 строчек, в которых главная функция превращается в единицу. Далее эти строчки и будем рассматривать. У нас тоже получилось 6 строчек.

Переменная a имеет три единицы. Это второй столбец, потому что там три единицы.

Переменная b имеет четыре единицы, значит, она расположена в первом столбце.

Переменной c достаётся последний столбец.

Ответ: bac

Ещё одна интересная задача для подготовки к ЕГЭ по информатике 2022.

Задача(С подвохом)

Логическая функция F задаётся выражением a ≡ b ∨ b → c.

На рисунке приведён частично заполненный фрагмент таблицы истинности функции F, содержащий неповторяющиеся строки. Определите, какому столбцу таблицы истинности функции F соответствует каждая из переменных a, b, c.

Источник задачи группа Евгения Джобса: https://vk.com/inform_web

Решение:

Подвох заключается в том, что если мы переведём бездумно функцию на язык Питон, то получится a==b or not(b) or c. Но у нас существуют приоритеты для логических операций, которые описаны в прошлогодней статье по подготовке к ЕГЭ по информатике.

В начале должно обрабатываться или, которое было изначально. Затем должно обработаться следование, а потом равносильность. А если мы переведём формулу бездумно, порядок будет не правильный.

Операцию b ∨ b можно представить, как просто b. Ведь, если b принимает значение 0, тогда будет 0 ∨ 0 = 0. Если значение будет 1, то 1 ∨ 1 = 1. Поэтому формулу можно переписать следующим образом:

a ≡ b → c

a == (not(b) or c)

В предыдущих задачах нам не приходилось думать над приоритетами, потому что везде были расставлены скобки. И в основном они уже расставлены в задачах второго задания из ЕГЭ по информатике.

Дальше решаем как обычно.

print('a b c')
for a in range(0, 2):
    for b in range(0, 2):
        for c in range(0, 2):
               if a == (not(b) or c):
                    print(a, b, c)

Последнюю строчку можно вычеркнуть из нашей таблицы, т.к. у нас в каждой строчке есть хотя бы один ноль.

Последний столбец занимает переменная a, т.к. только в последний столбец может влезть две единицы.

В строчке, где у a ноль, так же ноль и у переменной c. Значит, во второй столбец идёт переменная c. Если мы ноль поставим в первой строчке в первом столбце, то получится первый столбец из всех нулей. А такого у нас в таблице истинности нет.

Тогда переменная b в первом столбце.

Ответ: bca

Вы находитесь в правильном направлении. Однако в коде отсутствуют два важных случая: бит-векторы и конечные типы данных, которые не являются типами перечисления (например, пара конечных типов). Вот код, который рассматривает эти два дополнительных случая. Функция universe(s) возвращает элементы во вселенной сортировки s.

Кстати, возможным улучшением является использование итераторов вместо списков. Таким образом, мы могли бы даже поддерживать бесконечные виды, такие как целые и рекурсивные типы данных (например, списки), и генерировать элементы по требованию.

from z3 import *
import itertools

def universe(vsort):
    found = set()
    def rec(vsort):
        id = Z3_get_ast_id(vsort.ctx_ref(), vsort.as_ast())
        if id in found:
            raise AssertionError('recursive sorts are not supported')
        found.add(id)
        ctx = vsort.ctx
        if vsort.kind() == Z3_BOOL_SORT:
            return [ BoolVal(False, ctx), BoolVal(True, ctx) ]
        elif vsort.kind() == Z3_BV_SORT:
            sz = vsort.size()
            return [ BitVecVal(i, vsort) for i in range(2**sz) ]
        elif vsort.kind()  == Z3_DATATYPE_SORT:
            r = []
            for i in range(vsort.num_constructors()):
                c = vsort.constructor(i)
                if c.arity() == 0:
                    r.append(c())
                else:
                    domain_universe = []
                    for j in range(c.arity()):
                        domain_universe.append(rec(c.domain(j)))
                    r = r + [ c(*args) for args in itertools.product(*domain_universe) ]
            return r
        else:
            raise AssertionError('dont know how to deal with this sort')
    return rec(vsort)

Вот некоторые примеры:

print universe(BoolSort())
>> [False, True]
print universe(BitVecSort(4))
>> [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
S, elems = EnumSort('S', ['a', 'b', 'c', 'd'])
print universe(S)
>> [a, b, c, d]

# Create a Pair (Bool, S)
d = Datatype('Pair')
d.declare('mkpair', ('bval', BoolSort()), ('sval', S))
D = d.create()
print universe(D)
>> [mkpair(False, a), mkpair(False, b), mkpair(False, c), mkpair(False, d), mkpair(True, a), mkpair(True, b), mkpair(True, c), mkpair(True, d)]

# Create a Choice sort where each element is a Pair or a BitVector of size 4.
c = Datatype('Choice')
c.declare('aspair', ('pval', D))
c.declare('asbv', ('bval', BitVecSort(4)))
C = c.create()
print universe(C)
>> [aspair(mkpair(False, a)), aspair(mkpair(False, b)), aspair(mkpair(False, c)), aspair(mkpair(False, d)), aspair(mkpair(True, a)), aspair(mkpair(True, b)), aspair(mkpair(True, c)), aspair(mkpair(True, d)), asbv(0), asbv(1), asbv(2), asbv(3), asbv(4), asbv(5), asbv(6), asbv(7), asbv(8), asbv(9), asbv(10), asbv(11), asbv(12), asbv(13), asbv(14), asbv(15)]

l = Datatype('List')
l.declare('cons', ('car', BoolSort()), ('cdr', l))
l.declare('nil')
List = l.create()
print universe(List)
>> Traceback (most recent call last):
>> ...
>> AssertionError: recursive sorts are not supported