74、LOGIC - Minimiser：助力布尔表达式最小化教学与学习的软件工具

LOGIC - Minimiser：助力布尔表达式最小化教学与学习的软件工具

1. 背景与动机

布尔代数、布尔表达式最小化以及逻辑门是电子学、计算机科学、信息技术和工程领域的核心概念，在计算机硬件和数字系统设计中起着至关重要的作用。然而，这些概念往往较为抽象和技术化，学生在学习布尔表达式最小化时常常缺乏动力，觉得这一主题充满技术术语、讲解枯燥且乏味。

传统的布尔表达式最小化方法，如真值表、布尔代数和卡诺图（K - maps），对于涉及六个以上变量的表达式处理起来十分繁琐。而奎因 - 麦克拉斯基（Quine - McCluskey，Q - M）算法，也称为表格法，为处理任意长度变量的复杂布尔表达式最小化提供了一种更有效的解决方案，并且该算法易于在机器上快速实现。

为了让学生更好地学习布尔表达式最小化，许多人认为提供实践演示和动手学习活动能显著增强学生的学习效果。但目前可供公众获取的用于辅助布尔表达式最小化教学的材料却非常有限。在此背景下，奥克兰理工大学的研究人员开发了名为 LOGIC - Minimiser 的软件工具，旨在为学生提供交互式的实践学习体验，帮助他们更好地理解和掌握布尔表达式最小化。

2. 相关工作

目前存在多种用于逻辑电路设计和布尔表达式最小化的开源和商业软件工具。例如，Lockwood 开发的用于实现 Q - M 算法的程序，但其基于文本的界面不太友好，作为教学工具的实用性有限；Leathrum 描述的另一个基于文本的菜单驱动的 Q - M 算法程序，用户界面使用起来也较为困难；Costa 开发的“bfunc”包是一个基于 MS - DOS 的程序，可作为简化布尔函数的 K - 图方法的替代方案；Burch 提出的 Lo