怎样又快又好地学好离散数学
盆栽果树-
怎样学好离散数学
最常和理论计算机科学放在
一起的一个词是什么?答:离散数学。这两者的
关系是如此密切,
以至于它们在不少场合下成为同义词。
(这一点在前面的那本
书中也有体现)
传统上,
数学是以分析为中心的。
数学系的同学要学习三四个学
期的数学分析,然后是复变函数,实变函数,泛
函数等等。实变和泛函被很多人
认为是现代数学的入门。在物理,化学,工程上应用的,
也以分析为主。
随着计算机科学的出现,一些以前不太受
到重视的数学分支突然重要起来。
人们发现,
这些分支处理的数
学对象与传统的分析有明显的区别:
分析研究的问
题解决方案是
连续的,
因而微分,
积分成为基本的运算;
而这些分支研究的对象
是离散的,
因而很少有机会进行此类
的计算。
人们从而称这些分支为
“离散数学”
< br>。
“离散数学”
的名字越来越响亮,
最后导致以分析为中心的传统数学分支被相对
称为“连续数学”。
< br>
《离散数学》作为一个单独的分枝,在世界上出现的时间并不久,不过几十
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年,
但它的各部分内容中有相当一部分却早已出现在数学中。
为什么将各个数学
分支中的一些内容集中起来加以研究,
并且冠上一个新的名称——离散数学呢?
这主要是因为计算机科学的产生和发
展。
正如恩格斯所说:
“„„科学的状况还
更多的从属于技术的状况和需要。
倘若社会上有了一种技术上的需要,
那就比十
个大学还更能推动科学前进。
”
①计算机的出现,
在很大程度上影响到了人们的
思
想和生活,
对社会生产起了重大作用。
为了研究计算机科学的理
论基础,
离散
数学也就应运而生。
因此
,
如果我们不从纯数学的角度,
而从应用数学的角度来
考虑,也许给离散数学换一个名称一一计算机科学的数学基础——更能说明问
题。
正是因为这个原因,
在计算机科学系。信息管理系都将离散数学作为必须
学习的基础课程。而实践证明这种做法是正确的。
离散数学
(Discrete ma
thematics)
是研究离散量的结构及其相互关系的数学
学科,
是现代数学的一个重要分支。
它在各学科领域,
特别在计算机科学与技术
领域有着广泛的应用,
同时离散数学也是计算机专业的许多专业课程,
如程序设
计语言
、
数据结构、
操作系统、
编译技术、<
/p>
人工智能、
数据库、
算法设计与分析、<
/p>
理论计算机科学基础等必不可少的先行课程。
通过离散数学的学习
,
不但可以掌
握处理离散结构的描述工具和方法,
为后续课程的学习创造条件,
而且可以提高
抽象思维
和严格的逻辑推理能力,
为将来参与创新性的研究和开发工作打下坚实
< br>的基础。
随着信息时代的到来,
工业革命时代以微积分为代表的连续数学占主流的地
位已经发生了变化,<
/p>
离散数学的重要性逐渐被人们认识。
离散数学课程所传授的
思想和方法,
广泛地体现在计算机科学技术及相关专业的诸领域,
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从科学计算到
信息处理,从理论计算机科学到计算机应用技术,从计
算机软件到计算机硬件,
从人工智能到认知系统,无不与离散数学密切相关。
由于数字电子计算机是一个离散结构,
它只能处理离散的或离散化了的数
量
关系,
因此,无论计算机科学本身
,还是与计算机科学及其应用密切相关的现
代科学研究领域,
都
面临着如何对离散结构建立相应的数学模型;
又如何将已用
连续
数量关系建立起来的数学模型离散化,从而可由计算机加以处理。
< br>离散数学是传统的逻辑学,集合论(包括函数),数论基础,算法设计,组合分
析
,
离散概率,
关系理论,
图论与树,<
/p>
抽象代数
(包括代数系统,
群、
环、
域等)
,
布尔代数
,计算模型(语言与自动机)等汇集起来的一门综合学科。离散数学的
应用遍及现代科学
技术的诸多领域。
离散数学课程主要介绍离散数学的
各个分支的基本概念、
基本理论和基本方
法。这些概念、理论以
及方法大量地应用在数字电路、编译原理、数据结构、操
作系统、
数据库系统、
算法的分析与设计、
人工智能、
计算机网络等专业课程中;
同时,
该课程所提供的训练
十分有益于学生概括抽象能力、
逻辑思维能力、
归纳
构造能力的提高,十分有益于学生严谨、完整、规范的科学态度的培养。
离散数学课程的教学目的,
不但作
为计算机科学与技术及相关专业的理论基
础及核心主干课,
对后
续课程提供必需的理论支持。
更重要的是旨在
“通过加强
数学推理,组合分析,离散结构,算法构思与设计,构建模型等方面专门与反复
的研究、
训练及应用,
培养提高学生的数学思维能力和
对实际问题的求解能力。
”
离散数学
通常研究的领域包括:数理逻辑、集合论、代数结构、关系论、函
数论、图论、组合学、
数论等。它是高校计算机及相关专业的重要基础课程之
一。
课程内容涉及:
1
.集合论部分:集合及其运算、二元关系与函数、自然数及自然数集、集
合
的基数
2
.图论部分:图的基
本概念、欧拉图与哈密顿图、树、图的矩阵表示、平
面图、图着色、支配集、覆盖集、独
立集与匹配、带权图及其应用
3
.代数结构部分:代数系统的基本概念、半群与独异点、群、环与域、格
与布尔代数<
/p>
4
.组合数学部分:组合存在性
定理、基本的计数公式、组合计数方法、组
合计数定理
5
.数理逻辑部分:命题逻辑、一阶谓词演算、消解原理
如何学习《离散数学》?
首先要明确
的是,由于《离散数学》是一门数学课,且是由几个数学分支综
合在一起的,
内容繁多,
非常抽象,
因此即使是数学系的学生学
起来都会倍感困
难,对计算
科学专业
的学生来说就更是如此。大家普遍反映这是大学四年最难
学的一门课之一。但鉴于《离散
数学》在计算科学中的重要性,这是一门必须牢
牢掌握的课程。既
然如此,在学习《离散数学》时,大家最应该牢记的是唐诗
“熟读唐诗三百首,不会做诗也会吟。”学习过程是一个扎扎实实积累的过程,
不能打马
虎眼。
离散数学是理论性较强的学科,
学习离散数学的关键是对
离散数
学
(
集合论、数理逻辑和图论<
/p>
)
有关基本概念的准确掌握,对基本原理及基本运算
的运用,并要多做练习。
《离散数学》的特点是:
1
、知识点集中,概念和定理多:
《离散数学》是建立在大量概念之上的逻
辑
推理学科,
概念的理解是我们学习这门学科的核心。
不管哪本离散数学教材,
都
会在每一章节列出若
干定义和定理,接着就是这些定义定理的直接应用。掌握、
理解和运用这些概念和定理是
学好这门课的关键。要特别注意概念之间的联系,
而描述这些联系的则是定理和性质。<
/p>
2
、
方法性强
:
离散数学的特点是抽象思维能力的要求较高。
通过对它的学习
,
能大大提高我们本身的逻辑推理能力、
抽象思维能力和形式化
思维能力,
从而今
后在学习任何一门计算机科学的专业主干课程
时,
都不会遇上任何思维理解上的
困难。《离
< br>
散数学》的证明题多,不同的题型会需要不同的证明方法(如直接
证明法、反证法、归纳法、构造性证明法),同一个题也可能有几种方法。但是
《离散数学》证明
题的方法性是很强的,如果知道一道题用
什么方法讲明,则
很容易可以证出来,否则就会事倍功半。因此在平时的学习中,要勤于
思考,对
于同一个问题,尽可能多
探
讨几种证明方法,从而学会熟练运用这些证明方法。
同时要善于总结,
< br>
在学习《离
散数学》的过
程,对概念的理解是学习的重中之重。一般来说,
由于这些概念(定义)非常抽象(学习
《线性代数》时会有这样的经历),初学
者往往不能在脑海中
建立起它们与现实世界中客观事物的联系。这往往是《离
散数学
》
学习过程中初学者要面临的第一个困难,
他们觉得不容易进入
学习的状
态。因此一开始必须准确、
全面、完整地记住并理解所有的定义和定理。具体
做法是在进行完一章的学习后,用专门
的时间对该章包括的定义与定理实施强
记。只有这样才可能本课程的抽象能
够适应,并为后续学习打下良好的基础。
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学数学就要做数学、做数学题,《离散数学》的学习也不例外。学习数学不
< br>仅限于学习数学知识,
更重要的还在于学习数学思维方法。
要做到这一点,
学习
者将要面临的第二个困难是需要花费大量
的时间做课后习题。
但是切记离散数学
的题目数量自然是无穷无
尽的,但题目的种类却很有限。
尤其是在命题证明的
过程中,
最重要的是要掌握证明的思路和方法。
解离散数学的题,
方法是非常重
要的,如果拿到一道题,立即能
够看出它所属的类型及关联的知
识点,就不难
选用正确的方法将其解决,
反之则事倍功半。
例如在命
题逻辑部分,
无非是这么
几种题目:将自然语言表述的命题符号
化,等价命题的相互转化(包括
化为主
合取范式与主析取范式)
,
以给出的若干命题为前提进行推理
和证明。
相应的对
策也马上就可以提出来。以推理题为例,主要
是利用
P
、
T
规则,加上蕴涵和等
价公式表,由给定的前提出发进行推演,或根据题目特点采用真值表
法、
CP
规
则和反证法。由此可见,在
平常学习中,要善于总结和归纳,仔细体会题目类型
和此类题目的解题套路。
如此多作练习,
则即使遇到比较陌生的题也可以较快地
领悟其本质,从而轻松解出。
因此,只要肯下功夫,人
人都能有扎实的基础,拥有足够的数学知识,特别
是能大大提高本身的逻辑推理能力、<
/p>
抽象思维能力和形式化思维能力,
从而今后
在学习任何一门计算机科学的专业主干课程时,
都不会遇上任何思维理解上的困
难。
怎样学好离散数学