離散數(shù)學(xué)及其應(yīng)用(原書第8版)
定 價:139 元
叢書名:計算機(jī)科學(xué)叢書
- 作者:[美]肯尼思·H. 羅森(Kenneth H. Rosen)
- 出版時間:2019/10/1
- ISBN:9787111636878
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:O158
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書是經(jīng)典的離散數(shù)學(xué)教材,被全球數(shù)百所大學(xué)廣為采用。書中全面而系統(tǒng)地介紹了離散數(shù)學(xué)的理論和方法,主要包括:邏輯和證明,集合、函數(shù)、序列、求和與矩陣,算法,數(shù)論和密碼學(xué),歸納與遞歸,計數(shù),離散概率,關(guān)系,圖,樹,布爾代數(shù),計算模型。全書取材廣泛,除包括定義、定理的嚴(yán)格陳述外,還配備大量的例題、圖表、應(yīng)用實(shí)例和練習(xí)。第8版做了與時俱進(jìn)的更新,成為更加實(shí)用的教學(xué)工具。本書可作為高等院校數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)和計算機(jī)工程等專業(yè)的教材,也可作為科技領(lǐng)域從業(yè)人員的參考書。
本書是根據(jù)我多年來講授離散數(shù)學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和興趣寫成的。對學(xué)生而言,我的目的是為他們提供內(nèi)容準(zhǔn)確且可讀性強(qiáng)的教材,清晰地介紹并展示離散數(shù)學(xué)中的概念和技術(shù)。對于那些愛懷疑的學(xué)生,我的目標(biāo)是展示離散數(shù)學(xué)的相關(guān)性和實(shí)用性。對于計算機(jī)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生,我希望為他們將來的學(xué)習(xí)提供一切必需的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而對于數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生,我希望幫助他們理解重要的數(shù)學(xué)概念,并且意識到為什么這些概念對應(yīng)用來說很重要。最重要的是,希望本書既能達(dá)到這些目標(biāo),又不含太多的水分。
對教師而言,我的目的是利用數(shù)學(xué)中行之有效的教學(xué)技術(shù)來設(shè)計一個靈活而全面的教學(xué)工具:只要有本書在手,教師就能迅速地從中篩選內(nèi)容,以最適合特定學(xué)生的方式有效地開展離散數(shù)學(xué)的教學(xué)工作。希望我已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo)。
在過去的30年中,本書取得了極大的成功,被世界各地超過100萬名學(xué)生使用,并被翻譯成多種語言,對此我感到非常欣慰。此次第8版所做的許多改進(jìn),正是得益于大量讀者的反饋和建議。在這些讀者中,既有來自北美600多所學(xué)校的師生,又有來自全球各地眾多高校的讀者,他們都曾將本書成功用作教材。由于所收到的這些反饋,以及在不斷更新中所投入的大量精力,我才能夠在每次升級時顯著提高本書的吸引力和有效性。
本教材是為一學(xué)期或兩學(xué)期的離散數(shù)學(xué)入門課程而設(shè)計的,適用于數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、工程等各類專業(yè)的學(xué)生。大學(xué)代數(shù)是唯一要求的先修課程,不過,要想真正學(xué)好離散數(shù)學(xué),還是需要有一定的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。本書的設(shè)計目標(biāo)是滿足各種類型離散數(shù)學(xué)入門課程的需求,內(nèi)容高度靈活且非常全面。我希望本書不僅是一本成功的教科書,而且成為學(xué)生在日后的學(xué)習(xí)和職業(yè)生涯中可以參考的有價值的資源。
離散數(shù)學(xué)課程的目標(biāo)
離散數(shù)學(xué)課程有多個目標(biāo)。學(xué)生應(yīng)該學(xué)會一系列特定的數(shù)學(xué)知識并知道怎樣應(yīng)用它們,更重要的是,這門課應(yīng)教會學(xué)生怎樣運(yùn)用數(shù)學(xué)邏輯思維。為了達(dá)到這些目標(biāo),本教材特別強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)推理以及問題求解的不同方法。本書中,五個重要主題將交織在一起:數(shù)學(xué)推理,組合分析,離散結(jié)構(gòu),算法思維,以及應(yīng)用與建模。一門成功的離散數(shù)學(xué)課程應(yīng)該小心謹(jǐn)慎地融合并平衡所有五個主題。
●數(shù)學(xué)推理。學(xué)生必須理解數(shù)學(xué)推理以便閱讀、領(lǐng)會并構(gòu)造數(shù)學(xué)論證。本書開篇即討論數(shù)理邏輯,這為后續(xù)討論證明方法打下了基礎(chǔ)。本書描述了構(gòu)造證明的方法與技巧兩個方面。本書特別強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)歸納法,不僅給出了這種證明技術(shù)的許多不同類型的實(shí)例,還詳細(xì)地解釋了數(shù)學(xué)歸納法為什么是一種有效的證明技術(shù)。
●組合分析。一個重要的解題技巧就是計數(shù)或枚舉對象。本書中關(guān)于枚舉的討論從計數(shù)的基本技術(shù)著手。重點(diǎn)是運(yùn)用組合分析方法來解決計數(shù)問題并分析算法,而不是簡單地應(yīng)用公式。
●離散結(jié)構(gòu)。離散數(shù)學(xué)課程應(yīng)該教會學(xué)生如何處理離散結(jié)構(gòu),即表示離散對象以及對象之間關(guān)系的抽象數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。這些離散結(jié)構(gòu)包括集合、置換、關(guān)系、圖、樹和有限狀態(tài)機(jī)等。
●算法思維。有些類型的問題可以通過算法的規(guī)范說明來求解。當(dāng)一個算法被清楚地描述后,就可以編寫計算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)之。該活動涉及的數(shù)學(xué)部分包括該算法的規(guī)范說明、正確性的驗(yàn)證,以及執(zhí)行算法所需要的計算機(jī)內(nèi)存和時間分析等,這些在本書中均有闡述。算法將采用自然語言 原書采用英語,而中譯版則采用漢語。——譯者注和一種易于理解的偽代碼形式來描述。
●應(yīng)用與建模。離散數(shù)學(xué)在幾乎每個可以想到的研究領(lǐng)域中都有應(yīng)用。許多應(yīng)用涉及本書提到的計算機(jī)科學(xué)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),還有一些應(yīng)用涉及更為廣泛的領(lǐng)域,如化學(xué)、生物學(xué)、語言學(xué)、地理學(xué)、商業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)等。這些是離散數(shù)學(xué)的自然而又重要的應(yīng)用,而非人為編造的。用離散數(shù)學(xué)來建模是一項(xiàng)十分重要的問題求解技巧,學(xué)生可通過一些練習(xí)來自己構(gòu)造模型,從而掌握這一技巧。
第8版中的變化
雖然第7版已經(jīng)是一本極具影響力的教材,但許多教師還是提出了一些修改請求,以使本書更適于教學(xué)。我花了大量的時間和精力來滿足這些請求,努力以自己的方式改進(jìn)本書并使之緊跟最新發(fā)展。
第8版的修改基于20多位正式審稿人的意見、學(xué)生和教師的反饋以及我自己的見解,希望新版本能成為一個更加有效的教學(xué)工具。第8版中所做的大量更新是為了幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)這些內(nèi)容。我增加了額外的解釋和例子以便闡述那些學(xué)生經(jīng)常感到困難的內(nèi)容,增加了知識性的和富有挑戰(zhàn)性的新練習(xí),還增加了一些與Internet、計算機(jī)科學(xué)以及數(shù)學(xué)生物學(xué)等密切相關(guān)的應(yīng)用。在開發(fā)人員的努力下,本書配套網(wǎng)站現(xiàn)在提供了很多工具,可以幫助學(xué)生掌握關(guān)鍵概念并探索離散數(shù)學(xué)世界。此外,還提供了有效和全面的學(xué)習(xí)和評估工具,以作為教科書的補(bǔ)充。
我希望教師能仔細(xì)閱讀新版,以了解如何滿足自己的教學(xué)需求。要列出所有更新是不切實(shí)際的,不過,我將給出概要性的描述,包括一些關(guān)鍵更新及其所帶來的好處,這對讀者來說或許是有益的。
本書新版對許多內(nèi)容進(jìn)行了完善、更新、補(bǔ)充和潤色,所有這一切都是為了使本書成為現(xiàn)代離散數(shù)學(xué)課程的更加有效的教學(xué)工具。之前使用過本教材的教師會發(fā)現(xiàn)這次更新遍及全書,其中最值得注意的修訂如下。
全書范圍的更新
●對內(nèi)容編排的完善貫
出版者的話
譯者序
前言
在線資源
致學(xué)生
作者簡介
符號表
第1章 基礎(chǔ):邏輯和證明1
1.1 命題邏輯1
1.1.1 引言1
1.1.2 命題1
1.1.3 條件語句4
1.1.4 復(fù)合命題的真值表7
1.1.5 邏輯運(yùn)算符的優(yōu)先級8
1.1.6 邏輯運(yùn)算和比特運(yùn)算8
練習(xí)9
1.2 命題邏輯的應(yīng)用15
1.2.1 引言15
1.2.2 語句翻譯15
1.2.3 系統(tǒng)規(guī)范說明16
1.2.4 布爾搜索16
1.2.5 邏輯謎題17
1.2.6 邏輯電路18
練習(xí)20
1.3 命題等價式23
1.3.1 引言23
1.3.2 邏輯等價式23
1.3.3 德·摩根律的運(yùn)用25
1.3.4 構(gòu)造新的邏輯等價式26
1.3.5 可滿足性28
1.3.6 可滿足性的應(yīng)用28
1.3.7 可滿足性問題求解30
練習(xí)31
1.4 謂詞和量詞34
1.4.1 引言34
1.4.2 謂詞34
1.4.3 量詞37
1.4.4 有限域上的量詞39
1.4.5 受限域的量詞39
1.4.6 量詞的優(yōu)先級40
1.4.7 變量綁定40
1.4.8 涉及量詞的邏輯等價式40
1.4.9 量化表達(dá)式的否定41
1.4.10 語句到邏輯表達(dá)式的翻譯42
1.4.11 系統(tǒng)規(guī)范說明中量詞的使用43
1.4.12 選自路易斯·卡羅爾的例子44
1.4.13 邏輯程序設(shè)計45
練習(xí)46
1.5 嵌套量詞51
1.5.1 引言51
1.5.2 理解涉及嵌套量詞的語句51
1.5.3 量詞的順序52
1.5.4 數(shù)學(xué)語句到嵌套量詞語句的翻譯53
1.5.5 嵌套量詞到自然語言的翻譯54
1.5.6 漢語語句到邏輯表達(dá)式的翻譯54
1.5.7 嵌套量詞的否定55
練習(xí)56
1.6 推理規(guī)則62
1.6.1 引言62
1.6.2 命題邏輯的有效論證62
1.6.3 命題邏輯的推理規(guī)則63
1.6.4 使用推理規(guī)則建立論證65
1.6.5 消解律66
1.6.6 謬誤66
1.6.7 量化命題的推理規(guī)則67
1.6.8 命題和量化命題推理規(guī)則的組合使用68
練習(xí)69
1.7 證明導(dǎo)論72
1.7.1 引言72
1.7.2 一些專用術(shù)語72
1.7.3 理解定理是如何陳述的73
1.7.4 證明定理的方法73
1.7.5 直接證明法73
1.7.6 反證法74
1.7.7 歸謬證明法76
1.7.8 證明中的錯誤78
1.7.9 良好的開端79
練習(xí)80
1.8 證明的方法和策略81
1.8.1 引言81
1.8.2 窮舉證明法和分情形證明法81
1.8.3 存在性證明84
1.8.4 唯一性證明86
1.8.5 證明策略87
1.8.6 尋找反例89
1.8.7 證明策略實(shí)踐90
1.8.8 拼接90
1.8.9 開放問題的作用92
1.8.10 其他證明方法93
練習(xí)94
關(guān)鍵術(shù)語和結(jié)論96
復(fù)習(xí)題97
補(bǔ)充練習(xí)98
計算機(jī)課題100
計算和探索101
寫作課題101
第2章 基本結(jié)構(gòu):集合、函數(shù)、序列、求和與矩陣102
2.1 集合102
2.1.1 引言102
2.1.2 文氏圖104
2.1.3 子集105
2.1.4 集合的大小106
2.1.5 冪集107
2.1.6 笛卡兒積107
2.1.7 使用帶量詞的集合符號109
2.1.8 真值集和量詞109
練習(xí)109
2.2 集合運(yùn)算112
2.2.1 引言112
2.2.2 集合恒等式114
2.2.3 擴(kuò)展的并集和交集116
2.2.4 集合的計算機(jī)表示117
2.2.5 多重集118
練習(xí)119
2.3 函數(shù)123
2.3.1 引言123
2.3.2 一對一函數(shù)和映上函數(shù)125
2.3.3 反函數(shù)和函數(shù)合成128
2.3.4 函數(shù)的圖130
2.3.5 一些重要的函數(shù)130
2.3.6 部分函數(shù)133
練習(xí)133
2.4 序列與求和138
2.4.1 引言138
2.4.2 序列138
2.4.3 遞推關(guān)系139
2.4.4 特殊的整數(shù)序列141
2.4.5 求和144
練習(xí)147
2.5 集合的基數(shù)150
2.5.1 引言150
2.5.2 可數(shù)集合151
2.5.3 不可數(shù)集合153
練習(xí)155
2.6 矩陣157
2.6.1 引言157
2.6.2 矩陣算術(shù)158
2.6.3 矩陣的轉(zhuǎn)置和冪159
2.6.4 0-1矩陣160
練習(xí)161
關(guān)鍵術(shù)語和結(jié)論164
復(fù)習(xí)題166
補(bǔ)充練習(xí)166
計算機(jī)課題168
計算和探索169
寫作課題169
第3章 算法170
3.1 算法170
3.1.1 引言170
3.1.2 搜索算法172
3.1.3 排序174
3.1.4 字符串匹配176
3.1.5 貪婪算法177
3.1.6 停機(jī)問題179
練習(xí)180
3.2 函數(shù)的增長183
3.2.1 引言183
3.2.2 大O記號184
3.2.3 一些重要函數(shù)的大O估算187
3.2.4 函數(shù)組合的增長190
3.2.5 大Ω與大Θ記號191
練習(xí)192
3.3 算法的復(fù)雜度196
3.3.1 引言196
3.3.2 時間復(fù)雜度196
3.3.3 矩陣乘法的復(fù)雜度198
3.3.4 算法范型199
3.3.5 理解算法的復(fù)雜度201
練習(xí)203
關(guān)鍵術(shù)語和結(jié)論207
復(fù)習(xí)題208
補(bǔ)充練習(xí)209
計算機(jī)課題211
計算和探索211
寫作課題212
第4章 數(shù)論和密碼學(xué)213
4.1 整除性和模算術(shù)213
4.1.1 引言213
4.1.2 除法213