怎样又快又好地学好离散数学

温柔似野鬼°
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2021年02月09日 01:28
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盆栽果树-

2021年2月9日发(作者:降价)


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


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。


”

< p>
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,

< p>
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,


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。

< p>





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

< p>
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

< p>
.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,

< p>
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。



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。

< p>
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


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