Introduction aux mathématiques discrètes

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出版者:Springer
作者:Jiri Matousek
出品人:
页数:472
译者:
出版时间:2004-07-07
价格:EUR 46.00
装帧:Broché
isbn号码:9782287200106
丛书系列:
图书标签:
  • 离散数学
  • 数学
  • 代数
  • 数学
  • 离散数学
  • 数学基础
  • 集合论
  • 图论
  • 逻辑
  • 组合数学
  • 算法
  • 计算机科学
  • 数学教材
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具体描述

Cet ouvrage propose une initiation simple et complA]te aux fondements des mathA(c)matiques discrA]tes. Il encourage une approche active de la matiA]re, fondA(c)e sur la rA(c)solution de nombreux exercices, et le style utilisA(c) pour sa rA(c)daction ne peut que stimuler l'intA(c)rAat du lecteur pour les mathA(c)matiques. L'exposA(c) aborde des thA]mes aussi variA(c)s que la combinatoire, la thA(c)orie des graphes, les mA(c)thodes probabilistes A(c)lA(c)mentaires, les plans projectifs finis, les applications combinatoires de l'algA]bre linA(c)aire et de l'analyse ainsi que les fonctions gA(c)nA(c)ratrices. Les lecteurs apprA(c)cieront les quelques deux cents figures et quatre cents exercices qui illustrent le propos. Ce livre s'adresse aux A(c)tudiants des premier et deuxiA]me cycles universitaires (informatique et mathA(c)matiques). Il comporte des rappels sur les notions de mathA(c)matiques gA(c)nA(c)rales utilisA(c)es dans l'exposA(c), ne supposant ainsi pratiquement aucun prA(c)requis.

《理论计算导论》 本书深入探索现代计算机科学和信息技术蓬勃发展的理论基石。我们将从根本上理解计算的本质,以及哪些问题可以通过算法有效解决,哪些则不然。 第一部分:逻辑与证明 本部分将为您构建严谨的数学思维框架,这是理解所有后续章节的基础。 命题逻辑: 我们将学习如何用符号表示和操纵陈述,理解连接词(与、或、非、蕴含、双蕴含)的含义,并掌握真值表构建和逻辑等价的判定方法。您将学会如何分析和构建复杂的逻辑语句,识别矛盾和必然真理。 谓词逻辑: 在此基础上,我们将引入量词(全称量词、存在量词)以及谓词,从而能够描述更一般化的数学关系和对象的属性。我们将探讨谓词逻辑的推理规则,并理解其在描述集合、函数等概念时的强大能力。 证明方法: 本章是本书的重中之重。我们将系统学习数学证明的各种技巧,包括: 直接证明: 从已知条件出发,一步步推导出结论。 反证法: 假设结论不成立,然后推导出矛盾,从而证明结论成立。 数学归纳法: 用于证明关于自然数的命题,通过证明基本情况和归纳步骤来完成。 穷举法: 列举所有可能情况并一一验证。 构造性证明: 直接构造出满足条件的某个对象。 我们将通过大量实例,包括素数的存在性、某些数列的性质等,来熟练掌握这些证明技巧。 第二部分:集合论基础 集合是构建数学和计算机科学概念的基本单元。 集合与元素: 理解集合的概念,如何描述集合(列举法、描述法),以及集合之间的关系(子集、真子集、相等)。 集合运算: 掌握并集、交集、差集、补集等基本运算,并通过韦恩图等可视化工具加深理解。 幂集与笛卡尔积: 学习如何构造一个集合的所有子集的集合(幂集),以及两个集合的笛卡尔积。 计数原理(初步): 引入基本的计数思想,为后续的组合学打下基础。 第三部分:关系与函数 关系和函数是描述对象之间联系和映射的重要工具。 关系: 定义关系,理解二元关系,掌握关系的表示方法(如序对集合、关系矩阵)。 关系的性质: 深入分析关系的常见性质,如自反性、对称性、反对称性、传递性。 等价关系与偏序关系: 学习等价关系的定义及其划分集合的能力,以及偏序关系的定义和哈斯图表示。 函数: 定义函数,理解函数的定义域、值域、单射、满射、双射等概念。 函数的复合与逆函数: 学习如何复合函数,以及在满足特定条件时求逆函数。 第四部分:图论入门 图论是研究离散结构及其关系的强大理论工具,在计算机网络、数据结构、算法设计等领域有着广泛应用。 图的基本概念: 定义图、顶点、边,理解有向图与无向图,简单图、多重图。 图的表示: 学习邻接矩阵和邻接表等图的存储方式。 图的遍历: 介绍深度优先搜索(DFS)和广度优先搜索(BFS)等基本图遍历算法。 连通性: 理解连通图、强连通图的概念,以及如何判断图的连通性。 树: 介绍树作为一种特殊的图结构,理解树的性质、根节点、父节点、子节点、叶节点等概念。 基本图算法(初步): 介绍一些简单的图算法,如寻找最短路径(如Dijkstra算法的初步思想)、最小生成树(如Prim算法或Kruskal算法的初步思想)等,但侧重于概念的理解而非复杂的实现细节。 第五部分:组合数学基础 组合数学是研究离散对象计数和排列组合的学科。 基本计数原理: 深入学习加法原理和乘法原理,以及它们在解决计数问题中的应用。 排列与组合: 区分排列和组合,学习计算不同元素的排列数和组合数。 二项式定理: 理解二项式定理及其系数的组合意义。 鸽巢原理: 学习并应用鸽巢原理来证明某些存在性命题。 容斥原理: 掌握容斥原理,用于解决具有重叠条件的计数问题。 第六部分:算法分析简介 理解算法的效率是计算机科学的关键。 算法的效率: 引入时间复杂度和空间复杂度的概念。 渐进记号: 学习使用大O、大Omega、大Theta记号来描述算法的渐进行为。 常见算法复杂度: 分析一些常见算法的复杂度,例如线性搜索、二分搜索、冒泡排序等,但侧重于理解其复杂度分析过程。 本书旨在为读者打下坚实的离散数学理论基础,为进一步学习算法设计、数据结构、形式语言、计算理论等计算机科学核心课程做好准备。通过对本书内容的深入学习和练习,读者将能够提升逻辑思维能力,掌握严谨的数学证明方法,并理解构建复杂系统所需的理论框架。

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读后感

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用户评价

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这本书的整体学术价值毋庸置疑,它的深度和广度在同类教材中绝对是顶尖的,可以作为研究生阶段的参考书目。然而,从一名普通学习者,特别是那些希望通过它来为未来职业生涯打下坚实基础的人的角度来看,本书在“知识的转化”方面做得略显不足。作者在阐述定理时,那种近乎于完美的数学语言,虽然保证了无可指摘的准确性,但却也带来了一种疏离感——它描述的是一个理想化的、纯粹的数学世界。读者很容易被卷入到严密的逻辑推演中,却可能在合上书本的那一刻,感觉自己掌握了一堆精美的逻辑工具,却不清楚它们在现实世界的工具箱中究竟应该放在哪个位置。缺少了对现代计算机科学、网络协议、算法设计等领域中离散数学概念实际应用的、足够生动的、跨越多个章节的贯穿性案例研究,使得本书更像是一座保存完好的数学博物馆,而不是一个充满活力的工程实验室。这种对应用场景的“克制”,虽然维护了理论的纯净性,却牺牲了读者的即时“效用感”,使得学习的动力在面对漫长而抽象的证明时,难以持续维持高昂的热度。

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关于习题和案例分析部分的编排,我观察到一种非常鲜明的“理论导向”的倾向。这本书在每个主要概念讲解完毕后,都会附带一组相应的练习题,这无疑是检验学习成果的必要环节。然而,这些习题的分布和难度梯度设置,似乎更偏向于对所学理论的直接应用和概念的复述性检验,而不是鼓励学生进行深层次的、需要创造性思维的综合应用。绝大多数题目都可以通过严格套用书本中推导出的公式或定义的步骤来解决,这对于巩固基础知识的熟练度是极好的训练,能让人迅速掌握“如何做”的技巧。但作为一个希望将离散数学应用于实际计算科学或逻辑推理的读者,我希望能看到更多源于真实世界场景的建模问题,那些需要读者首先自行识别出适用结构(是图论问题?还是组合优化问题?)的开放性挑战。目前习题的设置更像是“给你一把锤子,请用它敲击书本上定义的钉子”,而非“给你一堆木料,请你设计并建造一个结构”。此外,解答部分的缺失或者说不那么显眼,虽然在一定程度上是学术书籍的惯例,但对于自学而言,确实少了一份及时的反馈机制,让人难以确定自己理解的细微偏差是否已经演变成了错误的思维定势。

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这本书的封面设计初看之下,确实有种古典与现代交织的美感,那种深沉的蓝色调,配上简洁的白色和金色字体,让人忍不住想一探究竟。拿到手里的时候,纸张的质感非常棒,那种略带粗粝却又不失细腻的触感,对于需要长时间阅读专业书籍的人来说,绝对是一种享受。不过,我得说,光看封面和装帧,我原本对内容抱持着很高的期待,希望它能像一本精心雕琢的艺术品一样,将枯燥的理论包装得引人入胜。然而,实际翻阅起来,那种强烈的视觉冲击感并没有完全延续到文字排版上。虽然字体选择很清晰易读,但整体的布局似乎过于保守,缺乏一些现代排版中常见的留白和视觉引导,使得在快速浏览时,眼睛需要花费额外的精力去捕捉重点。这有点像一个才华横溢的建筑师,设计了一个宏伟的蓝图,但最后交出的实体建筑,在细节处理上少了一点让人眼前一亮的巧思。我期待的是,它能用更具创意的版式,将那些抽象的概念具象化,哪怕只是在章节过渡页上增加一些富有象征意义的插图或符号,都会大大提升阅读的沉浸感。目前这种略显工整的排版,虽然保证了学术的严谨性,却也无意中筑起了一道冰冷的墙,让初学者可能会望而却步。希望在后续的阅读中,内容本身能彻底打破这种略显沉闷的初印象。

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在章节的逻辑衔接和知识体系的组织上,我感受到了明显的匠心,仿佛作者是在规划一条精密的数学路径图。这本书没有采用那种简单粗暴的“先讲A再讲B”的线性叙事,而是巧妙地在不同的离散结构之间建立了若隐若现的联系,使得读完一个主题后,自然而然地会被引导向下一个相关联的领域,形成了一种螺旋上升的学习体验。例如,当讲解完图论中的连通性问题时,紧接着并没有直接跳入最短路径算法,而是先用一小节回顾了与连通性相关的代数结构概念,这种跨领域的快速穿插和重构,极大地拓宽了读者的视野,让我体会到数学各个分支之间并非孤立存在的“王国”,而是相互影响的“联邦”。不过,这种高层次的结构设计,对读者的主动学习能力提出了更高的要求。如果读者在阅读过程中漏掉了某一个先前章节中埋下的“伏笔”或者没有完全消化某个关键定理的推论,那么在进入下一阶段时,就会像是在迷雾中前行,上下文的逻辑链条会变得时断时续。书中的过渡段落,虽然在文字上很流畅,但在“请回顾第X章第Y节”的提示上显得不够醒目,这使得读者需要花费额外的精力来在前后章节间频繁跳转定位,影响了心流的保持。这套体系无疑是严谨的,但对于自我驱动力不足的学习者来说,这本书的“引导杖”可能显得有些过于纤细和不易察觉。

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这本书的引入部分,即“绪论”或“前言”的写作风格,显得异常的稳健和审慎,简直可以用“滴水不漏”来形容。作者似乎非常清楚自己面对的是一个既需要基础概念普及又必须兼顾专业深度的领域,因此他选择了一条极其平缓的上升路径。这种处理方式的好处是显而易见的:它极大地降低了读者的心理门槛,让那些对离散数学领域感到迷茫的初学者能够在一个非常舒适的节奏下开始构建自己的知识框架。我特别欣赏作者在定义基本术语时所采用的那种近乎偏执的精确性,每一个词语的选择都经过了反复的推敲,确保了后续所有推导和证明都有一个坚实、无可辩驳的基石。然而,也正是这种过于“安全”的开场,让习惯了快节奏和即时满足感的现代读者可能会感到一丝丝的冗长。举个例子,在介绍集合论的初步概念时,作者用了接近十页的篇幅来铺垫,尽管这些内容在后续章节中会起到关键作用,但对于那些已经具备高中数学背景的读者来说,这无疑是一种时间的投入。我个人认为,或许可以采用更精炼的语言,将一些基础知识的处理,通过并列的“快速回顾”框或脚注的形式呈现,从而腾出更多的空间来展示这门学科的迷人之处和应用潜力,而不是将大量的篇幅用于对“什么是元素,什么是集合”这类基础概念的细致阐述,这让开篇显得有些拖沓,像是给一位经验丰富的旅行者提供了一份针对新手村的地图指南。

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