離散數(shù)學(xué)(第3版)(21世紀(jì)大學(xué)本科計(jì)算機(jī)專業(yè)系列教材)
定 價(jià):35 元
叢書名:21世紀(jì)大學(xué)本科計(jì)算機(jī)專業(yè)系列教材
- 作者:屈婉玲 等編著
- 出版時(shí)間:2014/1/1
- ISBN:9787302339892
- 出 版 社:清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類:O158
- 頁(yè)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(jù)教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)最新編制的“高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)范”中制定的關(guān)于離散數(shù)學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和體系撰寫的。全書共14章,內(nèi)容包含證明技巧、數(shù)理邏輯、集合與關(guān)系、函數(shù)、組合計(jì)數(shù)、圖和樹、初等數(shù)論、離散概率、代數(shù)系統(tǒng)等。本書體系嚴(yán)謹(jǐn),文字精練,內(nèi)容翔實(shí),例題豐富,注重與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合,并選配了大量難度適當(dāng)?shù)牧?xí)題,適合教學(xué)。另外,本書有配套的習(xí)題解答與學(xué)習(xí)指導(dǎo)等教學(xué)輔導(dǎo)用書,以及用于課堂教學(xué)的PPT演示文稿和在線數(shù)字資源等,以滿足教學(xué)需要。
本書適合作為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)本科生“離散數(shù)學(xué)”課程的教材,也可以作為對(duì)離散數(shù)學(xué)感興趣的人員的入門參考書。
第3版前言
作為清華大學(xué)出版社的21世紀(jì)大學(xué)本科計(jì)算機(jī)專業(yè)系列教材之一,《離散數(shù)學(xué)》(第2版)已經(jīng)出版5年了.在這5年里,一些新的教育理念、教學(xué)模式不斷提出并加以實(shí)踐,其中最重要的是“計(jì)算思維(computational thinking)”和“大規(guī)模開放式在線課程(massive open online course,MOOC)”.計(jì)算思維是數(shù)學(xué)思維與工程思維的互補(bǔ)與融合,不但是從事計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)工作的人所需要的專業(yè)素質(zhì),也對(duì)其他學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響,計(jì)算思維的培養(yǎng)已經(jīng)成為大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的重要目標(biāo)之一.MOOC教學(xué)模式近年來(lái)在國(guó)外迅速增長(zhǎng),已經(jīng)產(chǎn)生了巨大的影響;國(guó)內(nèi)也把優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享列入國(guó)家計(jì)劃并給予了大力支持. 這些新的教育理念和教學(xué)模式對(duì)教材的修訂有著重要的影響.
離散數(shù)學(xué)是研究離散結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)的學(xué)科,大量用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用領(lǐng)域的建模及分析. 離散數(shù)學(xué)對(duì)培養(yǎng)計(jì)算思維起著重要的作用,不但被列入計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程,而且近年來(lái)電子工程、經(jīng)濟(jì)學(xué)等專業(yè)領(lǐng)域也開始在教學(xué)中加入一些離散數(shù)學(xué)的內(nèi)容. 如何在離散系統(tǒng)建模中體現(xiàn)計(jì)算思維是本教材修訂的指導(dǎo)思想. 本著對(duì)讀者負(fù)責(zé)的精神,我們?cè)谶@次修訂工作中認(rèn)真地審閱了原書,對(duì)其中的部分內(nèi)容做了調(diào)整,更正了某些錯(cuò)誤和疏漏之處,并對(duì)文字做了進(jìn)一步的精細(xì)加工. 內(nèi)容上主要做了如下改動(dòng):
對(duì)第1章“數(shù)學(xué)語(yǔ)言與證明方法”做了部分重寫,對(duì)重要的數(shù)學(xué)證明方法進(jìn)行了分類和較詳細(xì)的闡述,補(bǔ)充了有關(guān)遞歸定義的內(nèi)容. 第5章補(bǔ)充了關(guān)系與函數(shù)在數(shù)據(jù)庫(kù)及軟件工程建模中的應(yīng)用實(shí)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(duì)遞推方程在算法設(shè)計(jì)與分析中的應(yīng)用加以補(bǔ)充.
與本教材同步更新的有配套的教學(xué)輔導(dǎo)用書《離散數(shù)學(xué)習(xí)題解答與學(xué)習(xí)指導(dǎo)》(第3版)和用于課堂上教學(xué)的PPT演示文稿. 更多的后續(xù)教學(xué)資源正在開發(fā),并將上傳到清華大學(xué)出版社的在線數(shù)字資源平臺(tái)上,為使用本書的讀者提供更大的支持.
對(duì)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(xué)
第2版前言
作為清華大學(xué)出版社和中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)共同規(guī)劃的“21世紀(jì)大學(xué)本科計(jì)算機(jī)專業(yè)系列教材”之一,這本《離散數(shù)學(xué)》已經(jīng)出版兩年多了.在這兩年多的時(shí)間里,教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)編制了“高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)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(zhì)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(cái)政部關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》(教高\(yùn)[2007\]1號(hào))和《教育部關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革.全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》(教高\(yùn)[2007\]2號(hào)),對(duì)專業(yè)設(shè)置、教學(xué)模式、課程建設(shè)、師資隊(duì)伍等各個(gè)方面不但提出了更高的建設(shè)目標(biāo),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(xué)質(zhì)量的前提條件.本著對(duì)讀者負(fù)責(zé)的精神,我們?cè)谶@次修訂工作中認(rèn)真地審閱了原書,根據(jù)教學(xué)要求對(duì)其中的部分內(nèi)容做了調(diào)整,更正了某些錯(cuò)誤和疏漏之處,并對(duì)文字做了進(jìn)一步的精細(xì)加工.
本版在內(nèi)容上主要做了如下改動(dòng): 去掉了數(shù)理邏輯中有關(guān)“一階邏輯推理理論”的內(nèi)容.主要原因是這部分內(nèi)容涉及形式系統(tǒng).形式系統(tǒng)在系統(tǒng)定義和推理中應(yīng)該采用完全形式化的方法,通常包含形式語(yǔ)言以及用形式語(yǔ)言表述的公理和推理規(guī)則.在形式系統(tǒng)中,符號(hào)串本身是沒(méi)有語(yǔ)義的,只能通過(guò)解釋賦予它們一定的語(yǔ)義,但在討論系統(tǒng)的公理或推理規(guī)則時(shí)應(yīng)該與語(yǔ)義無(wú)關(guān).本書在第1版的敘述中沒(méi)有完全采用這種形式化的方法.如果從知識(shí)體系的嚴(yán)謹(jǐn)性出發(fā),應(yīng)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(fēng)格不夠協(xié)調(diào),而且內(nèi)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(nèi)容.
為了進(jìn)一步提高本書的質(zhì)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(xué)
第1版前言
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展離不開基礎(chǔ)研究和創(chuàng)新.19世紀(jì)至20世紀(jì)是人類科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代,其中作為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的微積分為促進(jìn)物理學(xué)和其他工程學(xué)科的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用.21世紀(jì)是信息時(shí)代,作為信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),離散數(shù)學(xué)受到越來(lái)越多的關(guān)注.在美國(guó)ACM和IEEE最新推出的Computing Curricula 2005課程體系和我國(guó)教育部高等教育司組織評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)的《中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程 2002》(CCC2002)中,離散數(shù)學(xué)都被列入核心課程.
離散數(shù)學(xué)研究各種離散形式的對(duì)象,研究它們的結(jié)構(gòu)及其關(guān)系,在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與分析、操作系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、人工智能、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)與分布式計(jì)算、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)以及計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用.除了計(jì)算機(jī)科學(xué)以外,在自動(dòng)化、化學(xué)工程、生物學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中,都廣泛使用數(shù)學(xué)建模,而離散數(shù)學(xué)是數(shù)學(xué)建模的重要工具之一.離散數(shù)學(xué)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和相關(guān)專業(yè)的必修課程.
除了作為多門課程必需的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之外,離散數(shù)學(xué)中所體現(xiàn)的現(xiàn)代數(shù)學(xué)思想對(duì)于加強(qiáng)學(xué)生的素質(zhì)教育,培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維和邏輯表達(dá)能力,提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力也有著不可替代的作用.
國(guó)內(nèi)外現(xiàn)已出版了各種版本的《離散數(shù)學(xué)》教材,取材差異很大,深淺不一,風(fēng)格各異.本教材是以《中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002》中制定的關(guān)于離散數(shù)學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和體系為依據(jù)撰寫的,主要內(nèi)容包含證明技巧、數(shù)理邏輯、集合與關(guān)系、函數(shù)、圖和樹、組合計(jì)數(shù)、初等數(shù)論、離散概率和代數(shù)系統(tǒng)等.在教材編寫過(guò)程中,作者力求體系嚴(yán)謹(jǐn)、選材適當(dāng)、適于教學(xué),同時(shí)在素材組織上更加注重在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用.
全書共分14章.第1章介紹全書使用的數(shù)學(xué)語(yǔ)言(主要是命題邏輯符號(hào)和集合運(yùn)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(jié)構(gòu)的集合表示——關(guān)系和函數(shù),討論關(guān)系和函數(shù)的各種運(yùn)算、性質(zhì)、表示方法以及應(yīng)用.第6章和第7章介紹離散結(jié)構(gòu)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(wú)向樹和有向樹及其應(yīng)用.第8章到第10章介紹組合計(jì)數(shù)技術(shù)及其在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用.第11章到第13章介紹初等數(shù)論和離散概率及其在密碼學(xué)和算法分析中的應(yīng)用.第14章簡(jiǎn)要介紹離散系統(tǒng)的代數(shù)模型.每章除了闡述相關(guān)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(shù)十道難度適當(dāng)?shù)牧?xí)題供課后練習(xí)使用.
為了更好地為使用本教材的讀者服務(wù),作者還撰寫和開發(fā)了與本教材配套的教學(xué)輔助用書和電子教案.[]離散數(shù)學(xué)(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(guò)程中,作者參考了國(guó)內(nèi)外多種版本的《離散數(shù)學(xué)》教材和相關(guān)的文獻(xiàn)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(guān)作者致謝.感謝“21世紀(jì)大學(xué)本科計(jì)算機(jī)專業(yè)系列教材”編委會(huì)和清華大學(xué)出版社對(duì)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(rèn)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(xué)生,對(duì)本書的批評(píng)、指正、建議和評(píng)論.
作者
2005年2月于北京大學(xué)
屈婉玲1969年畢業(yè)于北京大學(xué)物理系物理學(xué)專業(yè),現(xiàn)任北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師,中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)離散數(shù)學(xué)專委會(huì)委員。主要研究方向是算法設(shè)計(jì)與分析,發(fā)表論文20多篇,出版教材、教學(xué)參考書、譯著20多部,其中包含多部國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材和北京市精品教材。所講授的離散數(shù)學(xué)課程被評(píng)為國(guó)家級(jí)精品課程,兩次被評(píng)為北京大學(xué)十佳教師,并獲得北京市優(yōu)秀教師稱號(hào)。曾主持過(guò)多項(xiàng)國(guó)家級(jí)教材和課程建設(shè)項(xiàng)目,并獲得北京市教育教學(xué)成果(高等教育)一等獎(jiǎng)。
第1章數(shù)學(xué)語(yǔ)言與證明方法
1.1常用的數(shù)學(xué)符號(hào)
1.1.1集合符號(hào)
1.1.2運(yùn)算符號(hào)
1.1.3邏輯符號(hào)
1.2集合及其運(yùn)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(yùn)算
1.2.5基本集合恒等式及其應(yīng)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(gòu)造性證明法
1.3.3數(shù)學(xué)歸納法 第1章數(shù)學(xué)語(yǔ)言與證明方法
1.1常用的數(shù)學(xué)符號(hào)
1.1.1集合符號(hào)
1.1.2運(yùn)算符號(hào)
1.1.3邏輯符號(hào)
1.2集合及其運(yùn)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(yùn)算
1.2.5基本集合恒等式及其應(yīng)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(gòu)造性證明法
1.3.3數(shù)學(xué)歸納法
1.4遞歸定義
習(xí)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(lián)結(jié)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(lián)結(jié)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(shù)學(xué)(第3版)[]2.4推理
2.4.1推理的形式結(jié)構(gòu)
2.4.2推理的證明
2.4.3歸結(jié)證明法
2.4.4對(duì)證明方法的補(bǔ)充說(shuō)明
習(xí)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(gè)體詞、謂詞與量詞
3.1.3一階邏輯命題符號(hào)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(xí)題
第4章關(guān)系
4.1關(guān)系的定義及其表示
4.1.1有序?qū)εc笛卡兒積
4.1.2二元關(guān)系的定義
4.1.3二元關(guān)系的表示
4.2關(guān)系的運(yùn)算
4.2.1關(guān)系的基本運(yùn)算
4.2.2關(guān)系的冪運(yùn)算
4.3關(guān)系的性質(zhì)
4.3.1關(guān)系性質(zhì)的定義和判別
4.3.2關(guān)系的閉包
4.4等價(jià)關(guān)系與偏序關(guān)系
4.4.1等價(jià)關(guān)系
4.4.2等價(jià)類和商集
4.4.3集合的劃分
4.4.4偏序關(guān)系
4.4.5偏序集與哈斯圖
習(xí)題
第5章函數(shù)
5.1函數(shù)的定義及其性質(zhì)
5.1.1函數(shù)的定義
5.1.2函數(shù)的像與完全原像
5.1.3函數(shù)的性質(zhì)
5.2函數(shù)的復(fù)合與反函數(shù)
5.2.1函數(shù)的復(fù)合
5.2.2反函數(shù)
習(xí)題
第6章圖
6.1圖的基本概念
6.1.1無(wú)向圖與有向圖
6.1.2頂點(diǎn)的度數(shù)與握手定理
6.1.3簡(jiǎn)單圖、完全圖、正則圖、圈圖、輪圖、方體圖
6.1.4子圖、補(bǔ)圖
6.1.5圖的同構(gòu)
6.2圖的連通性
6.2.1通路與回路
6.2.2無(wú)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(wú)向圖的關(guān)聯(lián)矩陣
6.3.2有向無(wú)環(huán)圖的關(guān)聯(lián)矩陣
6.3.3有向圖的鄰接矩陣
6.3.4有向圖的可達(dá)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(xí)題
第7章樹及其應(yīng)用
7.1無(wú)向樹
7.1.1無(wú)向樹的定義及其性質(zhì)
7.1.2生成樹
7.2根樹及其應(yīng)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(yīng)用
習(xí)題
第8章組合計(jì)數(shù)基礎(chǔ)
8.1基本計(jì)數(shù)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(xiàng)式定理與組合恒等式
8.3.1二項(xiàng)式定理
8.3.2組合恒等式
8.3.3非降路徑問(wèn)題
8.4多項(xiàng)式定理與多項(xiàng)式系數(shù)
8.4.1多項(xiàng)式定理
8.4.2多項(xiàng)式系數(shù)
習(xí)題
第9章容斥原理
9.1容斥原理及其應(yīng)用
9.1.1容斥原理的基本形式
9.1.2容斥原理的應(yīng)用
9.2對(duì)稱篩公式及其應(yīng)用
9.2.1對(duì)稱篩公式
9.2.2棋盤多項(xiàng)式與有限制條件的排列
習(xí)題
第10章遞推方程與生成函數(shù)
10.1遞推方程及其應(yīng)用
10.1.1遞推方程的定義及實(shí)例
10.1.2常系數(shù)線性齊次遞推方程的求解
10.1.3常系數(shù)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(shù)及其應(yīng)用
10.2.1牛頓二項(xiàng)式定理與牛頓二項(xiàng)式系數(shù)
10.2.2生成函數(shù)的定義及其性質(zhì)
10.2.3生成函數(shù)的應(yīng)用
10.3指數(shù)生成函數(shù)及其應(yīng)用
10.4Catalan數(shù)與Stirling數(shù)
習(xí)題
第11章初等數(shù)論
11.1素?cái)?shù)
11.2最大公約數(shù)與最小公倍數(shù)
11.3同余
11.4一次同余方程與中國(guó)剩余定理
11.4.1一次同余方程
11.4.2中國(guó)剩余定理
11.4.3大整數(shù)算術(shù)運(yùn)算
11.5歐拉定理和費(fèi)馬小定理
習(xí)題
第12章離散概率
12.1隨機(jī)事件與概率、事件的運(yùn)算
12.1.1隨機(jī)事件與概率
12.1.2事件的運(yùn)算
12.2條件概率與獨(dú)立性
12.2.1條件概率
12.2.2獨(dú)立性
12.2.3伯努利概型與二項(xiàng)概率公式
12.3離散型隨機(jī)變量
12.3.1離散型隨機(jī)變量及其分布律
12.3.2常用分布
12.3.3數(shù)學(xué)期望
12.3.4方差
12.4概率母函數(shù)
習(xí)題
第13章初等數(shù)論和離散概率的應(yīng)用
13.1密碼學(xué)
13.1.1愷撒密碼
13.1.2RSA公鑰密碼
13.2產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)的方法
13.2.1產(chǎn)生均勻偽隨機(jī)數(shù)的方法
13.2.2產(chǎn)生離散型偽隨機(jī)數(shù)的方法
13.3算法的平均復(fù)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(jī)算法
13.4.1隨機(jī)快速排序算法
13.4.2多項(xiàng)式恒零測(cè)試
13.4.3素?cái)?shù)測(cè)試
13.4.4蒙特卡羅法和拉斯維加斯法
習(xí)題
第14章代數(shù)系統(tǒng)
14.1二元運(yùn)算及其性質(zhì)
14.1.1二元運(yùn)算與一元運(yùn)算的定義
14.1.2二元運(yùn)算的性質(zhì)
14.2代數(shù)系統(tǒng)
14.2.1代數(shù)系統(tǒng)的定義與實(shí)例
14.2.2代數(shù)系統(tǒng)的分類
14.2.3子代數(shù)系統(tǒng)與積代數(shù)系統(tǒng)
14.2.4代數(shù)系統(tǒng)的同態(tài)與同構(gòu)
14.3幾個(gè)典型的代數(shù)系統(tǒng)
14.3.1半群與獨(dú)異點(diǎn)
14.3.2群
14.3.3環(huán)與域
14.3.4格與布爾代數(shù)
習(xí)題
參考文獻(xiàn)