本書依據編者多年的教學經驗編寫而成,著重介紹離散數學的基本概念、方法及應用。本書共5章,內容包括命題邏輯、謂詞邏輯、集合論、圖論以及離散數學的應用舉例等。各章均配有典型例題,并對解題方法進行了系統分析與闡述。
本書側重概念的具體應用,弱化了定理的抽象證明,簡化了離散數學中部分理論性過強、過于抽象的內容,既可作為辦學層次一般的普通高等院校計算機類專業(yè)的離散數學教材,也可供其他專業(yè)學生參考。
離散數學(discrete mathematics)是專門研究離散量的結構和相互間關系的數學學科,是現代數學的一個重要分支。離散數學在各學科領域,特別在計算機科學與技術領域有著廣泛的應用。離散數學也是計算機類專業(yè)重要的專業(yè)基礎課程,其基本概念、基本思想和方法與計算機科學中的高級語言程序設計、數據結構、操作系統、編譯原理、人工智能、數據庫原理與技術、算法設計與分析等課程聯系緊密。通過對離散數學的學習,學生不但可以掌握處理離散結構的描述工具和方法,為后續(xù)課程的學習創(chuàng)造條件,而且可以提高抽象思維能力和嚴謹的邏輯推理能力,為將來參與創(chuàng)新性的研究和開發(fā)工作打下堅實的基礎。
隨著普通高等教育的普及,在辦學層次一般的普通高等院校,如一些獨立學院、新興的職業(yè)技術大學或含有計算機類專升本的院校里,離散數學扮演著重要的角色。
考慮這些學校學生的認知特點,我們依據多年的教學經驗編寫了本書,本書在內容編排上具有以下特點:
(1) 重點介紹離散數學最核心、最基礎的內容,如命題邏輯、謂詞邏輯、集合論、圖論等,適合學生在一個學期內學習。
(2) 側重概念的具體應用,弱化定理的抽象證明。
(3) 對于部分理論性過強、過于抽象的內容概括介紹。
(4) 各章均配有豐富的典型例題。
(5) 融入工程應用案例,有助于學生理解學與用之間的聯系與差異。
本書的第1章、第2章、第4章和第5章由孫志海編寫,第3章由張蒙編寫。孫志海負責全書的審定。
在編寫本書的過程中,我們參閱了大量的離散數學教材、專著和資料,在此向相關作者表示衷心的感謝。
由于編者水平有限,書中難免存在不妥之處,懇請讀者批評指正,以便再版時修訂。
聯系郵箱:szh@hdu.edu.cn。
孫志海
2022年12月
第1章 命題邏輯 1
1.1 命題和邏輯聯結詞 2
1.1.1 命題 2
1.1.2 邏輯聯結詞與命題符號化 4
1.2 命題公式及其真值表 13
1.2.1 命題公式 13
1.2.2 真值表 14
1.3 命題公式的等價演算 20
1.4 命題公式的范式 29
1.4.1 析取范式和合取范式 29
1.4.2 標準析取范式和標準合取范式 32
1.4.3 利用真值表法求解標準范式 37
1.4.4 標準析取范式和標準合取范式的關系 40
1.5 聯結詞的完備集 48
1.6 命題公式的推理演算 54
1.6.1 命題公式推理演算的基本概念 55
1.6.2 命題邏輯的演繹推理方法 60
1.6.3 附加前提法 63
1.6.4 歸謬法 66
本章小結 70
第2章 謂詞邏輯 71
2.1 個體詞、謂詞與量詞 71
2.1.1 個體詞與謂詞 71
2.1.2 量詞 74
2.2 謂詞公式及其解釋 79
2.2.1 謂詞公式 79
2.2.2 謂詞公式的解釋 82
2.3 謂詞公式的等價演算 86
2.4 謂詞公式前束范式 90
2.5 謂詞公式的推理演算 94
2.5.1 謂詞公式推理演算的基本概念 94
2.5.2 謂詞邏輯的演繹推理方法 96
本章小結 101
第3章 集合論 102
3.1 集合及其運算 102
3.1.1 集合的基本概念 102
3.1.2 集合的運算 104
3.1.3 集合的計算機表示 110
3.2 二元關系及其運算 114
3.2.1 笛卡兒積 114
3.2.2 二元關系及其表示 117
3.2.3 二元關系的運算 119
3.3 二元關系的性質與閉包 127
3.3.1 二元關系的性質 127
3.3.2 二元關系的閉包 130
3.4 等價關系與劃分 136
3.5 偏序關系與拓撲排序 141
3.5.1 偏序關系 141
3.5.2 偏序關系中的特殊元 143
3.5.3 拓撲排序 145
3.6 函數 148
3.6.1 函數的基本概念 148
3.6.2 復合函數 150
3.6.3 逆函數 152
3.7 集合的等勢與基數 155
本章小結 156
第4章 圖論 157
4.1 圖的基本概念 158
4.2 通路與回路 167
4.3 圖的連通性 170
4.4 圖的矩陣表示 176
4.5 歐拉圖和哈密爾頓圖 181
4.5.1 歐拉圖 181
4.5.2 哈密爾頓圖 184
4.5.3 最短路問題、中國郵遞員問題與貨郎擔問題 185
4.6 樹 186
4.6.1 無向樹及其性質 186
4.6.2 生成樹 189
4.6.3 根樹 190
本章小結 196
第5章 離散數學的應用舉例 197
5.1 命題邏輯、 集合論和圖論的應用舉例 197
5.1.1 命題邏輯的應用舉例 197
5.1.2 集合論的應用舉例 200
5.1.3 圖論的應用舉例 203
5.2 函數在機器視覺測量中的應用舉例 208
5.3 集合運算在機器視覺測量中的應用舉例 213
本章小結 218
附錄A 綜合練習一 219
附錄B 綜合練習二 221
參考文獻 223