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離散數學

離散數學


教科書

  • Discrete Mathematics and Its Applications, Fifth Edition, Kenneth H. Rosen, AT&T Laboratories.

  • 課程大綱

    離散數學乃是電腦的數學基礎,主要探討的對象是『資料』與『程式』,主要內容如下。

    主題 投影片 說明
    背景知識 Background.ppt 基本的數學與符號。
    為何學數學 Math.ppt 數學理論與用途。
    離散數學簡介 Introduction.ppt 介紹離散數學的主題 - 邏輯推論、演算法與圖形理論。
    邏輯簡介 LogicIntroduction.ppt 邏輯的基礎、布林邏輯與真值表。
    邏輯式的相等 LogicalEquivalence.ppt 不同的邏輯式可能是相等的。
    邏輯推論 LogicalReasoning.ppt 布林邏輯的推論方式。
    一階邏輯 FirstOrderLogic.ppt 一階邏輯的推論方式。
    布林代數 BooleanAlgebra.ppt 以代數的角度來看布林邏輯。
    演算法 演算法是資訊科學的核心研究領域,是程式設計的抽象化表達方法。
    計算理論 計算理論包含Grammar、Turing Machine、Computability與 NP-Complete 等議題。
    圖形理論 圖形理論在管理領域、排程與作業研究上有大量的應用,並且是資料結構的核心。
    樹狀結構 樹狀結構是最常用到的資料結構,用在排序、搜尋與文法剖析上。
    整數理論 整數論被大量應用在密碼學上。
    代數結構 代數結構包含群、體、環等結構,探討封閉性、結合性、單位元素、反元素等特性。
    排列組合 排列組合是機率理論的基礎。
    機率理論 機率理論是統計學的基礎。

    以資料為導向的主題、可分為『邏輯資料』、『數字資料』、『字串資料』等三類。

  • 1. 資料導向分類法
  • 資料 主題
    數字 整數論 (Number Theory)、代數結構 (Algebra)、排列組合 (Combinations)、機率理論 (Probability)
    符號 集合論 (Set Theory)、關係 (Relation)、圖形理論 (Graph Theory)、樹狀結構 (Trees)
    邏輯(0與1) 布林邏輯 (Boolean Logic)、洪氏邏輯 (Horn Logic)、一階邏輯 (First-Order Logic)

    以程式為導向的主題、可分為『迴圈式』、『遞迴式』、『推理式』等三類。

  • 2. 程式導向分類法
  • 程式 教材
    迴圈式 演算法 (Algorithm)
    遞迴式 遞歸函數 (Recursive Function)
    推理式 邏輯推論 (Reasoning)


    教科書大綱

    Table of Contents
    Preface 
    To the Student
    The Companion Web Site 
    1 The Foundations: Logic, Sets, and Functions 
    1.1 Logic 
    1.2 Propositional Equivalences 
    1.3 Predicates and Quantifiers 
    1.4 Sets 
    1.5 Set Operations 
    1.6 Functions 
    1.7 Sequences and Summations 
    1.8 The Growth Functions 
    2 The Fundamentals: Algorithms, the Integers, and Matrices 
    2.1 Algorithms 
    2.2 Complexity of Algorithms 
    2.3 The Integers and Division 
    2.4 Integers and Algorithms 
    2.5 Applications of Number Theory 
    2.6 Matrices 
    3 Mathematical Reasoning 
    3.1 Methods of Proof 
    3.2 Mathematical Induction 
    3.3 Recursive Definitions 
    3.4 Recursive Algorithms 
    3.5 Program Correctness 
    4 Counting 
    4.1 The Basics of Counting 
    4.2 The Pigeonhole Principle 
    4.3 Permutations and Combinations 
    4.4 Discrete Probability 
    4.5 Probability Theory 
    4.6 Generalized Permutations and Combinations 
    4.7 Generating Permutations and Combinations 
    5 Advanced Counting Techniques 
    5.1 Recurrence Relations 
    5.2 Solving Recurrence Relations 
    5.3 Divide-and-Conquer Relations 
    5.4 Generating Functions 
    5.5 Inclusion-Exclusion 
    5.6 Applications of Inclusion-Exclusion 
    6 Relations 
    6.1 Relations and Their Properties 
    6.2 n-ary Relations and Their Applications 
    6.3 Representing Relations 
    6.4 Closures of Relations 
    6.5 Equivalence Relations 
    6.6 Partial Orderings 
    7 Graphs 
    7.1 Introduction to Graphs 
    7.2 Graph Terminology 
    7.3 Representing Graphs and Graph Isomorphism 
    7.4 Connectivity 
    7.5 Euler and Hamilton Paths 
    7.6 Shortest Path Problems 
    7.7 Planar Graphs 
    7.8 Graph Coloring 
    8 Trees 
    8.1 Introduction to Trees 
    8.2 Applications of Trees 
    8.3 Tree Traversal 
    8.4 Trees and Sorting 
    8.5 Spanning Trees 
    8.6 Minimum Spanning Trees 
    9 Boolean Algebra 
    9.1 Boolean Functions 
    9.2 Representing Boolean Functions 
    9.3 Logic Gates 
    9.4 Minimization of Circuits 
    10 Modeling Computation 
    10.1 Languages and Grammars 
    10.2 Finite-State Machines with Output 
    10.3 Finite-State Machines with No Output 
    10.4 Language Recognition 
    10.5 Turing Machines 
    Appendixes 
    A.1 Exponential and Logarithmic Functions 
    A.2 Pseudocode 
    Suggested Readings 
    Solutions to Odd-Numbered Exercises 
    Index of Biographies 
    Index 
    

    參考書

    基礎離散數學 , 黃中彥著, 新文京出版社 - http://www.books.com.tw/exep/prod/booksfile.php?item=0010270242
    第一章 集 合
    第二章 命題代數與基本論證方法
    第三章 關 係
    第四章 偏序、格與布林代數
    第五章 基本組合理論
    第六章 遞迴關係
    第七章 代數結構
    第八章 圖與樹入門
    附 錄 題 解 
    

    線上資源

  • MIT OCW 6-042 : http://www.twocw.net/mit/Electrical-Engineering-and-Computer-Science/6-042JMathematics-for-Computer-ScienceFall2002/Calendar/index.htm
  • CSIS1118A Homepage: Lecture Notes - http://i.cs.hku.hk/~c1118a/lecture_notes.php




  • 作者:陳鍾誠 E-mail:ccc@kmit.edu.tw
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