離散數學(第3版)(21世紀大學本科計算機專業(yè)系列教材)
定 價:35 元
叢書名:21世紀大學本科計算機專業(yè)系列教材
- 作者:屈婉玲 等編著
- 出版時間:2014/1/1
- ISBN:9787302339892
- 出 版 社:清華大學出版社
- 中圖法分類:O158
- 頁碼:334
- 紙張:膠版紙
- 版次:3
- 開本:16開
本教材是參照ACM和IEEE最新推出的Computing Curricula,根據教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會最新編制的“高等學校計算機科學與技術專業(yè)規(guī)范”中制定的關于離散數學的知識結構和體系撰寫的。全書共14章,內容包含證明技巧、數理邏輯、集合與關系、函數、組合計數、圖和樹、初等數論、離散概率、代數系統(tǒng)等。本書體系嚴謹,文字精練,內容翔實,例題豐富,注重與計算機科學技術的實際問題相結合,并選配了大量難度適當的習題,適合教學。另外,本書有配套的習題解答與學習指導等教學輔導用書,以及用于課堂教學的PPT演示文稿和在線數字資源等,以滿足教學需要。
本書適合作為高等學校計算機及相關專業(yè)本科生“離散數學”課程的教材,也可以作為對離散數學感興趣的人員的入門參考書。
第3版前言
作為清華大學出版社的21世紀大學本科計算機專業(yè)系列教材之一,《離散數學》(第2版)已經出版5年了.在這5年里,一些新的教育理念、教學模式不斷提出并加以實踐,其中最重要的是“計算思維(computational thinking)”和“大規(guī)模開放式在線課程(massive open online course,MOOC)”.計算思維是數學思維與工程思維的互補與融合,不但是從事計算機科學技術工作的人所需要的專業(yè)素質,也對其他學科的發(fā)展產生了深遠的影響,計算思維的培養(yǎng)已經成為大學計算機專業(yè)的重要目標之一.MOOC教學模式近年來在國外迅速增長,已經產生了巨大的影響;國內也把優(yōu)質教學資源共享列入國家計劃并給予了大力支持. 這些新的教育理念和教學模式對教材的修訂有著重要的影響.
離散數學是研究離散結構及其性質的學科,大量用于計算機系統(tǒng)及其應用領域的建模及分析. 離散數學對培養(yǎng)計算思維起著重要的作用,不但被列入計算機專業(yè)的核心課程,而且近年來電子工程、經濟學等專業(yè)領域也開始在教學中加入一些離散數學的內容. 如何在離散系統(tǒng)建模中體現計算思維是本教材修訂的指導思想. 本著對讀者負責的精神,我們在這次修訂工作中認真地審閱了原書,對其中的部分內容做了調整,更正了某些錯誤和疏漏之處,并對文字做了進一步的精細加工. 內容上主要做了如下改動:
對第1章“數學語言與證明方法”做了部分重寫,對重要的數學證明方法進行了分類和較詳細的闡述,補充了有關遞歸定義的內容. 第5章補充了關系與函數在數據庫及軟件工程建模中的應用實例. 第6章增加了二部圖的匹配、著色和四色定理. 第7章刪除了基本回路與基本割集系統(tǒng). 第10章對遞推方程在算法設計與分析中的應用加以補充.
與本教材同步更新的有配套的教學輔導用書《離散數學習題解答與學習指導》(第3版)和用于課堂上教學的PPT演示文稿. 更多的后續(xù)教學資源正在開發(fā),并將上傳到清華大學出版社的在線數字資源平臺上,為使用本書的讀者提供更大的支持.
對廣大讀者所提出的建議和意見,我們表示衷心的感謝!
作者
2013年8月于北京大學
第2版前言
作為清華大學出版社和中國計算機學會共同規(guī)劃的“21世紀大學本科計算機專業(yè)系列教材”之一,這本《離散數學》已經出版兩年多了.在這兩年多的時間里,教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會編制了“高等學校計算機科學與技術專業(yè)規(guī)范”,教育部更推出了一系列為提高本科生教育質量的重要舉措,特別是2007年1月和2月分別發(fā)布的《教育部、財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》(教高\[2007\]1號)和《教育部關于進一步深化本科教學改革.全面提高教學質量的若干意見》(教高\[2007\]2號),對專業(yè)設置、教學模式、課程建設、師資隊伍等各個方面不但提出了更高的建設目標,也為保證這一工程的順利執(zhí)行提供了有力的保證.
好的教師和好的教材是保證教學質量的前提條件.本著對讀者負責的精神,我們在這次修訂工作中認真地審閱了原書,根據教學要求對其中的部分內容做了調整,更正了某些錯誤和疏漏之處,并對文字做了進一步的精細加工.
本版在內容上主要做了如下改動: 去掉了數理邏輯中有關“一階邏輯推理理論”的內容.主要原因是這部分內容涉及形式系統(tǒng).形式系統(tǒng)在系統(tǒng)定義和推理中應該采用完全形式化的方法,通常包含形式語言以及用形式語言表述的公理和推理規(guī)則.在形式系統(tǒng)中,符號串本身是沒有語義的,只能通過解釋賦予它們一定的語義,但在討論系統(tǒng)的公理或推理規(guī)則時應該與語義無關.本書在第1版的敘述中沒有完全采用這種形式化的方法.如果從知識體系的嚴謹性出發(fā),應該采用這種完全形式化的表述方法.但是,這不但與本書的整體寫作風格不夠協(xié)調,而且內容也偏深,超出本教材的要求,因此本次修訂決定刪掉這部分內容.
為了進一步提高本書的質量,我們懇切地歡迎讀者繼續(xù)提出建議和意見.
作者
2007年11月于北京大學
第1版前言
科學技術的發(fā)展離不開基礎研究和創(chuàng)新.19世紀至20世紀是人類科學技術飛速發(fā)展的時代,其中作為數學基礎的微積分為促進物理學和其他工程學科的發(fā)展起到至關重要的作用.21世紀是信息時代,作為信息科學和計算機科學的數學基礎,離散數學受到越來越多的關注.在美國ACM和IEEE最新推出的Computing Curricula 2005課程體系和我國教育部高等教育司組織評審通過的《中國計算機科學與技術學科教程 2002》(CCC2002)中,離散數學都被列入核心課程.
離散數學研究各種離散形式的對象,研究它們的結構及其關系,在數據結構、算法設計與分析、操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、人工智能、軟件工程、網絡與分布式計算、計算機圖形學、人機交互、數據庫以及計算機體系結構等領域都得到了廣泛的應用.除了計算機科學以外,在自動化、化學工程、生物學、經濟學等各個學科領域中,都廣泛使用數學建模,而離散數學是數學建模的重要工具之一.離散數學已經成為計算機科學技術和相關專業(yè)的必修課程.
除了作為多門課程必需的數學基礎之外,離散數學中所體現的現代數學思想對于加強學生的素質教育,培養(yǎng)學生的抽象思維和邏輯表達能力,提高發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力也有著不可替代的作用.
國內外現已出版了各種版本的《離散數學》教材,取材差異很大,深淺不一,風格各異.本教材是以《中國計算機科學與技術學科教程2002》中制定的關于離散數學的知識結構和體系為依據撰寫的,主要內容包含證明技巧、數理邏輯、集合與關系、函數、圖和樹、組合計數、初等數論、離散概率和代數系統(tǒng)等.在教材編寫過程中,作者力求體系嚴謹、選材適當、適于教學,同時在素材組織上更加注重在計算機科學技術中的應用.
全書共分14章.第1章介紹全書使用的數學語言(主要是命題邏輯符號和集合運算)與證明方法.第2章和第3章分別介紹命題邏輯和一階邏輯的基本概念、等值演算和推理理論.第4章和第5章介紹離散結構的集合表示——關系和函數,討論關系和函數的各種運算、性質、表示方法以及應用.第6章和第7章介紹離散結構的圖形表示——圖和樹,包括圖的基本概念、圖的矩陣表示、特殊圖、無向樹和有向樹及其應用.第8章到第10章介紹組合計數技術及其在計算機科學技術中的應用.第11章到第13章介紹初等數論和離散概率及其在密碼學和算法分析中的應用.第14章簡要介紹離散系統(tǒng)的代數模型.每章除了闡述相關的概念和定理之外,還配有典型的例題,并且選用或編寫了數十道難度適當的習題供課后練習使用.
為了更好地為使用本教材的讀者服務,作者還撰寫和開發(fā)了與本教材配套的教學輔助用書和電子教案.[]離散數學(第3版)[]本書的第1章至第3章和第6章、第7章由耿素云編寫;第4章、第5章、第8章至第10章和第14章由屈婉玲編寫;第11章至第13章由張立昂編寫.
在編寫過程中,作者參考了國內外多種版本的《離散數學》教材和相關的文獻資料,從中吸取了許多好的思想,摘取了不少有用的素材,在此一并向有關作者致謝.感謝“21世紀大學本科計算機專業(yè)系列教材”編委會和清華大學出版社對本書出版的大力支持,特別要感謝李曉明教授,他在百忙之中認真地審閱了全稿,并提出了寶貴的修改意見,使作者受益匪淺.我們更期待著廣大讀者,特別是用本書作教材的老師和學生,對本書的批評、指正、建議和評論.
作者
2005年2月于北京大學
屈婉玲1969年畢業(yè)于北京大學物理系物理學專業(yè),現任北京大學信息科學技術學院教授、博士生導師,中國人工智能學會離散數學專委會委員。主要研究方向是算法設計與分析,發(fā)表論文20多篇,出版教材、教學參考書、譯著20多部,其中包含多部國家級規(guī)劃教材和北京市精品教材。所講授的離散數學課程被評為國家級精品課程,兩次被評為北京大學十佳教師,并獲得北京市優(yōu)秀教師稱號。曾主持過多項國家級教材和課程建設項目,并獲得北京市教育教學成果(高等教育)一等獎。
第1章數學語言與證明方法
1.1常用的數學符號
1.1.1集合符號
1.1.2運算符號
1.1.3邏輯符號
1.2集合及其運算
1.2.1集合及其表示法
1.2.2集合之間的包含與相等
1.2.3集合的冪集
1.2.4集合的運算
1.2.5基本集合恒等式及其應用
1.3證明方法概述
1.3.1直接證明法和歸謬法
1.3.2分情況證明法和構造性證明法
1.3.3數學歸納法 第1章數學語言與證明方法
1.1常用的數學符號
1.1.1集合符號
1.1.2運算符號
1.1.3邏輯符號
1.2集合及其運算
1.2.1集合及其表示法
1.2.2集合之間的包含與相等
1.2.3集合的冪集
1.2.4集合的運算
1.2.5基本集合恒等式及其應用
1.3證明方法概述
1.3.1直接證明法和歸謬法
1.3.2分情況證明法和構造性證明法
1.3.3數學歸納法
1.4遞歸定義
習題
第2章命題邏輯
2.1命題邏輯基本概念
2.1.1命題與聯結詞
2.1.2命題公式及其分類
2.2命題邏輯等值演算
2.2.1等值式與等值演算
2.2.2聯結詞完備集
2.3范式
2.3.1析取范式與合取范式
2.3.2主析取范式與主合取范式42目錄[][][]離散數學(第3版)[]2.4推理
2.4.1推理的形式結構
2.4.2推理的證明
2.4.3歸結證明法
2.4.4對證明方法的補充說明
習題
第3章一階邏輯
3.1一階邏輯基本概念
3.1.1命題邏輯的局限性
3.1.2個體詞、謂詞與量詞
3.1.3一階邏輯命題符號化
3.1.4一階邏輯公式與分類
3.2一階邏輯等值演算
3.2.1一階邏輯等值式與置換規(guī)則
3.2.2一階邏輯前束范式
習題
第4章關系
4.1關系的定義及其表示
4.1.1有序對與笛卡兒積
4.1.2二元關系的定義
4.1.3二元關系的表示
4.2關系的運算
4.2.1關系的基本運算
4.2.2關系的冪運算
4.3關系的性質
4.3.1關系性質的定義和判別
4.3.2關系的閉包
4.4等價關系與偏序關系
4.4.1等價關系
4.4.2等價類和商集
4.4.3集合的劃分
4.4.4偏序關系
4.4.5偏序集與哈斯圖
習題
第5章函數
5.1函數的定義及其性質
5.1.1函數的定義
5.1.2函數的像與完全原像
5.1.3函數的性質
5.2函數的復合與反函數
5.2.1函數的復合
5.2.2反函數
習題
第6章圖
6.1圖的基本概念
6.1.1無向圖與有向圖
6.1.2頂點的度數與握手定理
6.1.3簡單圖、完全圖、正則圖、圈圖、輪圖、方體圖
6.1.4子圖、補圖
6.1.5圖的同構
6.2圖的連通性
6.2.1通路與回路
6.2.2無向圖的連通性與連通度
6.2.3有向圖的連通性及其分類
6.3圖的矩陣表示
6.3.1無向圖的關聯矩陣
6.3.2有向無環(huán)圖的關聯矩陣
6.3.3有向圖的鄰接矩陣
6.3.4有向圖的可達矩陣
6.4幾種特殊的圖
6.4.1二部圖
6.4.2歐拉圖
6.4.3哈密頓圖
6.4.4平面圖
習題
第7章樹及其應用
7.1無向樹
7.1.1無向樹的定義及其性質
7.1.2生成樹
7.2根樹及其應用
7.2.1根樹及其分類
7.2.2最優(yōu)樹與哈夫曼算法
7.2.3最佳前綴碼
7.2.4根樹的周游及其應用
習題
第8章組合計數基礎
8.1基本計數規(guī)則
8.1.1加法法則
8.1.2乘法法則
8.1.3分類處理與分步處理
8.2排列與組合
8.2.1集合的排列與組合
8.2.2多重集的排列與組合
8.3二項式定理與組合恒等式
8.3.1二項式定理
8.3.2組合恒等式
8.3.3非降路徑問題
8.4多項式定理與多項式系數
8.4.1多項式定理
8.4.2多項式系數
習題
第9章容斥原理
9.1容斥原理及其應用
9.1.1容斥原理的基本形式
9.1.2容斥原理的應用
9.2對稱篩公式及其應用
9.2.1對稱篩公式
9.2.2棋盤多項式與有限制條件的排列
習題
第10章遞推方程與生成函數
10.1遞推方程及其應用
10.1.1遞推方程的定義及實例
10.1.2常系數線性齊次遞推方程的求解
10.1.3常系數線性非齊次遞推方程的求解
10.1.4遞推方程的其他解法
10.1.5遞推方程與遞歸算法
10.2生成函數及其應用
10.2.1牛頓二項式定理與牛頓二項式系數
10.2.2生成函數的定義及其性質
10.2.3生成函數的應用
10.3指數生成函數及其應用
10.4Catalan數與Stirling數
習題
第11章初等數論
11.1素數
11.2最大公約數與最小公倍數
11.3同余
11.4一次同余方程與中國剩余定理
11.4.1一次同余方程
11.4.2中國剩余定理
11.4.3大整數算術運算
11.5歐拉定理和費馬小定理
習題
第12章離散概率
12.1隨機事件與概率、事件的運算
12.1.1隨機事件與概率
12.1.2事件的運算
12.2條件概率與獨立性
12.2.1條件概率
12.2.2獨立性
12.2.3伯努利概型與二項概率公式
12.3離散型隨機變量
12.3.1離散型隨機變量及其分布律
12.3.2常用分布
12.3.3數學期望
12.3.4方差
12.4概率母函數
習題
第13章初等數論和離散概率的應用
13.1密碼學
13.1.1愷撒密碼
13.1.2RSA公鑰密碼
13.2產生偽隨機數的方法
13.2.1產生均勻偽隨機數的方法
13.2.2產生離散型偽隨機數的方法
13.3算法的平均復雜度分析
13.3.1排序算法
13.3.2散列表的檢索和插入
13.4隨機算法
13.4.1隨機快速排序算法
13.4.2多項式恒零測試
13.4.3素數測試
13.4.4蒙特卡羅法和拉斯維加斯法
習題
第14章代數系統(tǒng)
14.1二元運算及其性質
14.1.1二元運算與一元運算的定義
14.1.2二元運算的性質
14.2代數系統(tǒng)
14.2.1代數系統(tǒng)的定義與實例
14.2.2代數系統(tǒng)的分類
14.2.3子代數系統(tǒng)與積代數系統(tǒng)
14.2.4代數系統(tǒng)的同態(tài)與同構
14.3幾個典型的代數系統(tǒng)
14.3.1半群與獨異點
14.3.2群
14.3.3環(huán)與域
14.3.4格與布爾代數
習題
參考文獻