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叢書名:國家精品課程主講教材·高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程教學(xué)實施方案規(guī)劃教材
- 作者:王元元 等 著
- 出版時間:2010/7/1
- ISBN:9787040294651
- 出 版 社:高等教育出版社
- 中圖法分類:O158
- 頁碼:383
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《離散數(shù)學(xué)教程》打破了傳統(tǒng)離散數(shù)學(xué)教材幾大模塊分割的編寫方式,突出知識的內(nèi)在聯(lián)系,強(qiáng)調(diào)理論的循序漸進(jìn)、相互依存,從而更具有可讀性和系統(tǒng)性。
《離散數(shù)學(xué)教程》覆蓋了集合論、數(shù)理邏輯、組合論、數(shù)論、圖論、抽象代數(shù)、可計算性等基礎(chǔ)理論部分,還包含了這些理論在粗糙集、模糊集、自動推理、智能搜索、加密技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用,并涉及公理化集合論、數(shù)理邏輯形式系統(tǒng)、形式語言與自動機(jī)等相關(guān)理論。
《離散數(shù)學(xué)教程》以離散結(jié)構(gòu)為建模對象,緊密聯(lián)系計算機(jī)科學(xué)技術(shù),特別強(qiáng)調(diào)應(yīng)用能力、證明技術(shù)、計算思維的培養(yǎng)。此外,《離散數(shù)學(xué)教程》內(nèi)容寬泛,深度適當(dāng),每章后還安排了與本章內(nèi)容有關(guān)的閱讀材料,便于學(xué)生及時復(fù)習(xí)并鞏固所學(xué)知識。
《離散數(shù)學(xué)教程》配有教學(xué)課件與詳細(xì)的習(xí)題解答,便于教師教學(xué)。
教過多年的離散數(shù)學(xué)課程,也寫過離散數(shù)學(xué)教材,但總覺得這門課程現(xiàn)有的一些教材內(nèi)容過于“離散”,體系結(jié)構(gòu)間的相互銜接不盡合理,知識模塊的內(nèi)在聯(lián)系不夠緊密。教學(xué)之余,筆者感到似乎需要一本系統(tǒng)性更強(qiáng)的離散數(shù)學(xué)教程,以更好地滿足教學(xué)的需求。因此,筆者在傳統(tǒng)內(nèi)容的基礎(chǔ)上對內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展梳理,試圖做成這樣一部“離散數(shù)學(xué)教程”:它首先把離散結(jié)構(gòu)涉及的原始概念,諸如集合、命題、謂詞、運算等,提煉出來作為全部學(xué)習(xí)內(nèi)容的準(zhǔn)備知識,為其后的各大組成模塊作統(tǒng)一的鋪墊;然后介紹離散結(jié)構(gòu)形式化表示的理論,即邏輯代數(shù)和集合代數(shù);再基于所有這些公共基礎(chǔ),由淺入深、由簡單到復(fù)雜、由具體到抽象地依次推出各類離散結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型。現(xiàn)在呈現(xiàn)在讀者面前的,正是筆者努力想要達(dá)成的“離散數(shù)學(xué)教程”的雛形。它在選材和編排上的內(nèi)在邏輯大致體現(xiàn)在以下圖示中。
如果說本教程在教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性的改造上所做的工作還只是一種嘗試,那么在教學(xué)內(nèi)容廣泛性的開拓上可以說是用心良苦了。本教程不僅覆蓋了集合論、數(shù)理邏輯、數(shù)論、組合論、圖論、可計算性、抽象代數(shù)等基礎(chǔ)理論部分,還包含了這些基本理論在粗糙集、模糊集、自動推理、智能搜索、加密技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用,并涉及公理化集合論、數(shù)理邏輯形式系統(tǒng)、形式語言與自動機(jī)等相關(guān)理論。為了教師和學(xué)生能更好地使用本教程,更加便捷地在這個浩瀚的知識海洋里選取適合的模塊、章節(jié),以便設(shè)計出具有自己所在院校及專業(yè)特色的離散數(shù)學(xué)課程,我們把教程的全部內(nèi)容分為了如下三個層次。
(1)基本內(nèi)容,它們是教程的主體。運用本教程的教師,可以依據(jù)教育部計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會編制的《高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)范》和《高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程教學(xué)實施方案》,以及所在學(xué)校的特色、定位,在基本內(nèi)容中選取大部或全部內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)。
(2)推薦內(nèi)容,其標(biāo)題被標(biāo)記了*號。教程的這部分內(nèi)容理論上較為深入,理解上有些難度,推薦給使用本教程的教師,可視情況選作教學(xué)內(nèi)容或課外講座。
王元元,中國人民解放軍理工大學(xué)教授、博士研究生指導(dǎo)教師,長期從事計算機(jī)基礎(chǔ)理論的研究和教學(xué)工作。先后被評為總參優(yōu)秀教員,全軍優(yōu)秀教員;榮獲國家教學(xué)名師獎、國家級教學(xué)成果二等獎;榮立二等功一次,三等功三次。其任教的主要課程有離散數(shù)學(xué)、組合數(shù)學(xué)以及數(shù)理邏輯等,其中離散數(shù)學(xué)課程被推薦為軍隊級優(yōu)質(zhì)課程和國家精品課程。所主編的教材《計算機(jī)科學(xué)中的邏輯學(xué)》、《離散數(shù)學(xué)》曾分別獲得國家級優(yōu)秀教材獎和電子工業(yè)部優(yōu)秀教材獎。
第0章 準(zhǔn)備知識
0.1 集合、命題、謂詞和運算
0.1.1 集合
0.1.2 命題與謂詞
0.1.3 集合的表示
0.1.4 外延性原理與子集合
0.1.5 運算
練習(xí)0.1
0.2 鴿籠原理
0.2.1 鴿籠原理基本形式
0.2.2 鴿籠原理加強(qiáng)形式
練習(xí)0.2
第1章 邏輯代數(shù)(上):命題演算
1.1 邏輯聯(lián)結(jié)詞與命題公式
1.1.1 邏輯聯(lián)結(jié)詞
1.1.2 命題公式
1.1.3 語句形式化
練習(xí)1.1
1.2 邏輯等價式和邏輯蘊涵式
1.2.1 重言式
1.2.2 邏輯等價式和邏輯蘊涵式
1.2.3 對偶原理
1.2.4 應(yīng)用邏輯
練習(xí)1.2
1.3 范式
1.3.1 析取范式和合取范式
1.3.2 主析取范式與主合取范式
1.3.3 聯(lián)結(jié)詞的擴(kuò)充與歸約
練習(xí)1.3
1.4 命題演算消解原理
練習(xí)1.4
1.5 閱讀材料:布爾代數(shù)
第2章 邏輯代數(shù)(下):謂詞演算
2.1 謂詞演算基本概念
2.1.1 個體
2.1.2 謂詞
2.1.3 量詞
2.1.4 謂詞公式及語句形式化
練習(xí)2.1
2.2 謂詞演算永真式
2.2.1 謂詞公式的語義
2.2.2 謂詞演算永真式
2.2.3 謂詞公式等價變換的幾個
基本原理
練習(xí)2.2
2.3 謂詞演算消解原理
2.3.1 前柬化和消去量詞
2.3.2 謂詞演算消解原理
練習(xí)2.3
2.4 閱讀材料:形式推理與形式系統(tǒng)[2]
2.4.1 一個形式系統(tǒng)的例子
2.4.2 自然推理形式系統(tǒng)ND
第3章 集合代數(shù)
3.1 集合運算
3.1.1 集合的并、交、差、補運算
3.1.2 集合的環(huán)和與環(huán)積運算
3.1.3 冪集與廣義并、交運算
練習(xí)3.1
3.2 集合的笛卡兒積
練習(xí)3.2
3.3 集合定義的自然數(shù)和歸納法
證明
3.3.1 集合定義的自然數(shù)
3.3.2 歸納法證明
練習(xí)3.3
3.4 閱讀材料:公理化集合論
簡介[4]
第4章 初等數(shù)論
4.1 整除和素數(shù)
4.1.1 整除
4.1.2 最大公因子
4.1.3 算術(shù)基本定理
4.1.4 素數(shù)的性質(zhì)
4.1.5 實數(shù)的取整[z]與取另{z)
練習(xí)4.1
4.2 同余
4.2.1 同余的基本性質(zhì)
4.2.2 剩余系
4.2.3 一次同余方程
4.2.4 同余式組
4.2.5 Euler定理和Fetmat
小定理
練習(xí)4.2
4.3 閱讀材料:數(shù)論在加密
技術(shù)中的應(yīng)用
4.3.1 仿射加密方法
4.3.2 RSA加密方法
4.3.3 數(shù)字簽名
第5章 計數(shù)
5.1 計數(shù)基本原理
5.1.1 加法原理和乘法原理
5.1.2 包含排斥原理
練習(xí)5.1
5.2 排列與組合
5.2.1 排列的計數(shù)
5.2.2 組合的計數(shù)
練習(xí)5.2
5.3 重集的排列與組合
5.3.1 重集的排列
5.3.2 重集的組合
5.3.3 錯置的計數(shù)
練習(xí)5.3
5.4 遞歸式及其應(yīng)用
5.4.1 遞歸式建模
5.4.2 遞歸式求解
練習(xí)5.4
5.5 閱讀材料:母函數(shù)
第6章 關(guān)系
6.1 關(guān)系
6.1.1 關(guān)系及二元關(guān)系
6.1.2 關(guān)系基本運算
6.1.3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系運算
6.1.4 關(guān)系的基本特性
6.1.5 關(guān)系的特性閉包
練習(xí)6.1
6.2 等價關(guān)系
6.2.1 等價關(guān)系及其等價類
6.2.2 等價關(guān)系與劃分
6.2.3 等價關(guān)系的應(yīng)用
練習(xí)6.2
6.3 序關(guān)系
6.3.1 序關(guān)系和有序集
6.3.2 全序集與良序集
6.3.3 有序集的應(yīng)用
練習(xí)6.3
6.4 閱讀材料:格
第7章 函數(shù)
7.1 函數(shù)及函數(shù)的合成
7.1.1 函數(shù)基本概念
7.1.2 函數(shù)的合成
7.1.3 函數(shù)的遞歸定義
練習(xí)7.1
7.2 特殊函數(shù)類
7.2.1 單射、滿射和雙射
7.2.2 函數(shù)的逆
7.2.3 謂詞、集合、函數(shù)的統(tǒng)描述與模糊子集
練習(xí)7.2
7.3 有限集和無限集
7.3.1 有限集、可數(shù)集與不可數(shù)集
7.3.2 無限集的特性
練習(xí)7.3
7.4 閱讀材料:集合基數(shù)與基數(shù)比較
第8章 可計算函數(shù)
8.1 函數(shù)概念的拓廣
練習(xí)8.1
8.2 初等函數(shù)
8.2.1 初等函數(shù)集
8.2.2 初等謂詞
練習(xí)8.2
8.3 原始遞歸函數(shù)
8.3.1 初等函數(shù)集的不足
8.3.2 原始遞歸式
8.3.3 原始遞歸函數(shù)集
練習(xí)8.3
8.4 遞歸函數(shù)
8.4.1 阿克曼函數(shù)及其性質(zhì)
8.4.2 pc一遞歸式
8.4.3 遞歸函數(shù)集(口一遞歸函數(shù)集)
練習(xí)8.4
8.5 閱讀材料:圖靈機(jī)
8.5.1 圖靈機(jī)的組成
8.5.2 圖靈可計算函數(shù)
第9章 圖與樹
9.1 圖
9.1.1 圖的基本概念
9.1.2 結(jié)點的度
9.1.3 子圖、補圖及圖同構(gòu)
9.1.4 圖的應(yīng)用
練習(xí)9.1
9.2 路徑、回路及連通性
9.2.1 路徑、通路與回路
9.2.2 連通性
9.2.3 連通度
練習(xí)9.2
9.3 圖的矩陣表示
9.3.1 鄰接矩陣
9.3.2 路徑矩陣與可達(dá)性矩陣
練習(xí)9.3
9.4 樹
9.4.1 樹的基本概念
9.4.2 生成樹
練習(xí)9.4
9.5 閱讀材料:圖搜索算法
9.5.1 圖搜索算法(A算法)
9.5.2 啟發(fā)式圖搜索算法(A算法)
第10章 特殊圖
10.1 歐拉圖與哈密頓圖
10.1.1 歐拉圖及歐拉路徑
10.1.2 哈密頓圖及哈密頓通路
10.1.3 歐拉圖與哈密頓圖的應(yīng)用
練習(xí)10.1
10.2 二分圖
10.2.1 二分圖基本概念
l0.2.2 二分圖的匹配及其應(yīng)用
練習(xí)10.2
10.3 平面圖
l0.3.1 F面圖基本概念
10.3.2 歐拉公式和庫拉托夫
斯基定理
10.3.3 F面圖的應(yīng)用:著色問題
練習(xí)10.3
10.4 根樹
10.4.1 根樹的概念
10.4.2 二元樹的性質(zhì)及應(yīng)用
練習(xí)10.4
10.5 閱讀材料:博弈樹與智能博弈
第11章 代數(shù)結(jié)構(gòu)通論
11.1 代數(shù)結(jié)構(gòu)
11.1.1 代數(shù)結(jié)構(gòu)的組成
11.1.2 代數(shù)結(jié)構(gòu)的特殊元素
11.1.3 子代數(shù)
練習(xí)11.1
11.2 同態(tài)和同構(gòu)
練習(xí)11.2
11.3 同余關(guān)系
11.3.1 同余關(guān)系的意義
11.3.2 同態(tài)與同余關(guān)系
11.3.3 同余關(guān)系的應(yīng)用
練習(xí)11.3
11.4 閱讀材料:正則語言及其代數(shù)性質(zhì)
第12章 群、環(huán)、域
12.1 半群
12.1.I蘆群及獨異點
12.1.2 自由獨異點
練習(xí)12.1
12.2 群
12.2.1 群及其基本性質(zhì)
12.2.2 群的元素的階
12.2.3 子群、陪集和拉格朗日定理
12.2.4 iE規(guī)子群和商群
練習(xí)12.2
12.3 循環(huán)群和置換群
12.3.1 循環(huán)群
12.3.2 置換群
12.3.3 置換群的應(yīng)用
練習(xí)12.3
12.4 環(huán)和域
12.4.1 環(huán)
12.4.2 域
練習(xí)12.4
12.5 閱讀材料:有窮自動機(jī)
12.5.1 有窮自動機(jī)
12.5.2 狀態(tài)遷移幺半群
12.5.3 語言同余關(guān)系
參考文獻(xiàn)