计算机科学的数学结构:离散数学及其应用

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"Mathematical Structures for Computer Science" 是一本由Judith L Gersting编写的关于离散数学及其应用的书籍,适用于计算机科学领域的学习和研究。这本书是第七版,由W.H. Freeman and Company出版,属于Macmillan Higher Education Company的一部分。书中涵盖了数学建模、计算机网络和计算机视觉等主题。 正文: 离散数学是计算机科学的基础,它是研究非连续对象(如整数、集合、图和逻辑)的数学分支。在"Mathematical Structures for Computer Science"中,作者Judith L. Gersting深入浅出地介绍了这些概念,帮助读者建立起坚实的数学基础,这对于理解和解决计算机科学中的问题至关重要。 本书的主要内容可能包括以下几个方面: 1. **逻辑基础**:书中会介绍形式逻辑的基本概念,如命题逻辑、谓词逻辑以及蕴含、等价和推理规则,这些都是编程语言设计和形式验证的基础。 2. **集合论**:集合是所有数学结构的基础,学习集合的基本操作、子集、并集、交集和幂集等内容,有助于理解数据结构和算法的设计。 3. **图论**:图是计算机科学中用于表示关系和网络的通用工具,书里可能会涵盖图的基本概念、路径、环、树、图的遍历和最短路径算法等。 4. **组合数学**:包括排列、组合、二项式定理、帕斯卡定律等,这些在分析算法复杂性和计算可能性时非常有用。 5. **数论**:讨论整数的性质,如整除性、最大公约数、最小公倍数,以及欧几里得算法,这些对于密码学和编码理论等领域有重要应用。 6. **代数结构**:介绍群、环、域等基本的代数系统,它们在计算机科学的抽象数据类型和程序设计中扮演着角色。 7. **形式语言与自动机理论**:涉及正则表达式、有限状态自动机、上下文无关文法,这些在编译器设计和形式语法分析中至关重要。 8. **计算理论**:可能包含图灵机模型、计算复杂性理论和停机问题,这是理解计算能力极限的基础。 9. **概率论与统计**:虽然标签没有明确提及,但概率和统计知识在计算机科学的许多领域,如机器学习、数据挖掘和人工智能中不可或缺。 Gersting的这本书旨在将复杂的数学概念与实际计算机科学问题相结合,通过实例和练习帮助读者掌握这些概念,并将它们应用到实际问题中。它不仅适合大学计算机科学专业的学生,也适合任何希望加深对计算机科学底层原理理解的从业者。