计算机科学家的全面数学基础:集合、数论与图论

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"Comprehensive Mathematics for Computer Scientists 2nd ed [Vol 1]" 本书是《计算机科学家的全面数学》第二版的第一卷,涵盖了基础数学概念、逻辑、集合论、图论以及初等代数等内容,旨在为计算机科学的学习提供坚实的数学基础。 1. 基本概念与逻辑 - 推理逻辑:介绍了命题逻辑,这是理解更复杂逻辑结构的基础。 - 概念架构:探讨了构建和理解数学概念的基本原理。 2. 形式集合理论 - 公理系统:阐述了集合理论的公理化方法,这些公理是数学体系的基础。 - 基本概念与结果:讨论了集合的基本操作和性质。 3. 布尔集合代数 - 子集的布尔代数:讲解了如何将集合论与布尔代数相结合,用于处理集合的交、并、补等运算。 4. 函数与关系 - 图与函数:定义了图的概念,以及它们与函数的关系。 - 关系:讨论了关系的性质,如对称性、传递性和反自反性等。 5. 序数与自然数 - 序数:引入了序数,用于表示有限和无限序列的顺序。 - 自然数:定义了自然数集合,并讨论其基本算术运算。 6. 归纳定理与普遍性质 - 归纳定理:介绍了通过归纳法构造数学对象的原理。 - 普遍性质:在数据库理论中展示了如何应用普遍性质。 7. 自然数算术 - 自然数运算:包括加、减、乘、除等运算的性质。 - 欧几里得算法与正规形式:讲述了如何通过欧几里得算法求最大公约数。 8. 无穷 - 对角线化过程:利用对角线论证法探讨无穷概念。 9. 古典数域:整数、有理数、实数和复数 - 整数Z、有理数Q、实数R和复数C的定义和性质。 10. 图的分类 - 有向和无向图:区分了图的不同类型及其性质。 - 图的同态:研究了图之间的结构保持映射。 11. 图的构造 - 介绍如何构造不同的图。 12. 特殊图 - n-元树:讨论了一类特殊的图结构,适用于树形数据结构。 - 摩尔图:与电路理论相关的图型。 13. 平面性 - 多面体的欧拉公式:平面图形的基本拓扑性质。 - 库拉托夫斯基平面性定理:决定了一个图是否可以平面绘制。 14. 首个高级主题 - 浮点计算:深入讨论浮点数表示和运算,包括误差分析。 第二部分涉及代数、形式逻辑和线性几何: 15. 单群、群、环与域 - 介绍了代数学的基本结构,如单群、群、环和域。 16. 质数 - 质因数分解:质数在数论中的重要角色及应用。 - 多项式根与插值:质数与多项式理论的联系。 17. 形式命题逻辑 - 逻辑语言的语法和语义:形式逻辑的基本构成元素。 18. 形式谓词逻辑 - 第一阶语言的语法和语义:深入到更高阶的逻辑表达。 19. 语言、文法与自动机 - 语言与文法:形式语言的定义和分类。 - 自动机和接受器:自动计算模型。 20. 矩阵的类别 - 矩阵的定义和基本运算:矩阵在数学和计算机科学中的应用。 21. 模块与向量空间 - 引入了线性代数的重要概念。 22. 线性相关、基与维度 - 向量空间的基:定义了向量空间中一组基的重要性。 这本书不仅适合计算机科学家,也适合所有希望深入理解计算机科学背后数学原理的读者。通过这些概念,读者可以更好地理解和解决计算机科学中的问题,例如算法设计、数据结构和计算复杂性。