离散数学在计算机学科中的应用

离散数学在计算机学科

中的应用

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离散数学在计算机学科中的应用摘要：在离散数学实际教学中，学生总是问“老师，我们学这门课有什么用？”其实离散数学在计算机学科中无处不在，在很多地方都能找到离散数学的痕迹。数据结构，数据库，人工智能，编译原理，算法设计与分析等课程中都有离散数学的应用。

关键词：离散数学；数据结构；数据库；人工智能

在离散数学实际教学中，学生总是问“老师，我们学这门课有什么用？”其实离散数学在计算机学科中无处不在，在很多地方都能找到离散数学的痕迹。

离散数学是现代数学的一个重要分支，是计算机科学中基础理论的核心课程。计算机学科中普遍采用了离散数学的基本概念、基本思想和基本方法，并把离散数学作为自己的理论基础和重要的数学工具。离散数学是以研究离散性的结构和相互间的关系为主要目标，其研究对象一般地是有限个或可数个元素。离散数学把计算机科学中所涉及到的研究离散量的数学综合在一起，进行较系统的、全面的论述，为研究计算机科学的相关问题提供了有力的工具。

离散数学课程所涉及的概念、方法和理论，大量地应用在数据结构、数据库系统、编译原理、人工智能、计算机体系结构、算法分析与设计、软件工程、多媒体技术、数字电路、计算机网络等专业课程以及信息管理、信号处理、模式识别、数据加密等相关课程中。它所提供的训练十分有益于学生概括抽象能力、逻辑思维能力、归纳构造能力的提高，十分有益于学生严谨、完整、规范的科学态度的培养。这些能力与态度是一切软、硬件计算机科学工作者所不可缺少的，为学习计算机科学的后续课程、从事科研或工程技术工作以及进一步提高科学技术水平奠定理论基础。离散数学提供的营养滋补了计算机科学的众多领域，学好了离散数学就等于掌握了一把开启计

算机科学之门不可缺少的钥匙。从学科比较和联系的视角，对离散数学在计算机学科中的应用进行客观理智的分析，可以给予我们诸多启示，进而指导计算机专业学科教育教学的改革和发展。

1 离散数学在数据结构中的应用

计算机要解决一个具体问题，必须运用数据结构知识。离散数学中的集合论、关系、图论、树四个章节就反映了数据结构中四大结构的知识。如集合由元素组成，元素可理解为世上的客观事物。关系是集合的元素之间都存在某种关系。图论是有许多现代应用的古老题目。如组织机构图、家族图、二进制编码都是以树作为模型来讨论。

2 离散数学在数据库中的应用

数据库技术被广泛应用于社会各个领域，关系数据库已经成为数据库的主流，离散数学中的笛卡儿积是一个纯数学理论，是研究关系数据库的一种重要方法，显示出不可替代的作用。不仅为其提供理论和方法上的支持，更重要的是推动了数据库技术的研究和发展。

3 离散数学在编译原理中的应用

一个典型的编译程序一般都含有八个部分：词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、代码优化程序、目标代码生成程序、错误检查和处理程序、各种信息表格的管理程序。离散数学里的计算模型章节里就讲了三种类型的计算模型：文法、有限状态机和图灵机。以上这些在离散数学里讲述到的知识点在编译原理的词法分析及语法分析中都会用到。因此，离散数学也是编译原理的前期基础课程。

4 离散数学在人工智能中的应用

在人工智能的研究与应用领域中，逻辑推理是人工智能研究中最持久的子领域之一。逻辑是所有数学推理的基础，对人工智能有实际的应用。采用谓词逻辑语言的演绎过程的形式化有助于我们更清楚地理解推理的某些子命题。逻辑规则给出数学语句的准确定义。离散数学中数学推理和布尔代数章节中的知识就为早期的人工智能研究领域打下了良好的数学基础。许多非形式的工作，包括医疗诊断和信息检索都可以和定理证明问题一样加以形式化。因此，在人工智能方法的研究中定理证明是一个极其重要的论题。在这里，推理机就是实现(机器)推理的程序。它既包括通常的逻辑推理，也包括基于产生式的操作。推理机是使用知识库中的知识进行推理而解决问题的。所以推理机也就是专家的思维机制，即专家分析问题、解决问题的方法的一种算法表示和机器实现。

5 离散数学在计算机体系结构中的应用

在计算机体系结构中，指令系统的设计和改进内容占有相当重要的地位，指令系统的优化意味着整个计算机系统性能的提高。指令系统的优化方法很多，一种方法是对指令的格式进行优化，一条机器指令是由操作码和地址码组成，指令格式的优化是指如何用最短的位数来表示指令的操作信息和地址信息，使程序中的指令的平均字长最短。为此可以用到哈夫曼的压缩概念，哈夫曼(Huffman)压缩是一种无损压缩法。离散数学中关于树的理论应用体现在此。

6 离散数学在计算机其他学科中的应用

离散数学在计算机科学和技术中有着广泛应用，除了在上述提到的领域中发挥了重要作用外，在其他领域也有着重要的应用，如离散数学中的数理逻辑部分在计算机硬件设计中的应用尤为突出，数字逻辑作为计算机科学的一个重要理论，在很大程度上起源于离散数学的数理逻辑中的命题与逻辑演算。

利用命题中各关联词的运算规律把由高低电平表示的各信号之间的运算与二进制数之间的运算联系起来，使得我们可以用数学的方法来解决电路设计问题，使得整个设计过程变得更加直观，更加系统化。

集合论在计算机科学中也有广泛的应用，它为数据结构和算法分析奠定了数学基础，也为许多问题从算法角度如何加以解决提供了进行抽象和描述的一些重要方法，在软件工程和数据库中也会用到。

代数结构是关于运算或计算规则的学问，在计算机科学中，代数方法被广泛应用于许多分支学科，如可计算性与计算复杂性、形式语言与自动机、密码学、网络与通信理论、程序理论和形式语义学等，格与布尔代数理论成为电子计算机硬件设计和通讯系统设计中的重要工具。

图论对开关理论与逻辑设计、计算机制图、操作系统、程序设计语言的编译系统以及信息的组织与检索起重要作用，其平面图、树的研究对集成电路的布线、网络线路的铺设、网络信息流量的分析等的实用价值显而易见。

7 结论

离散数学这门课程是计算机专业的基础课，教学中学生总是会问及所学的知识有什么用处，有了上述的应用后，可以帮助学生更好的理解知识，明白离散数学的用途，帮助学生更好的学习。

离散数学在计算机学科中的应用

信息技术与课程整合本栏目责任编辑：贾薇薇离散数学在计算机学科中的应用 陈敏，李泽军 （湖南工学院计算机科学系，湖南衡阳421002） 摘要：离散数学作为有利的数学工具，对计算机的发展与计算机科学的研究起着重大的作用。阐述了离散数学在计算机科学的几个不同领域中的应用，分析了离散数学与计算机专业其他学科间的关系，指出了离散数学在从事计算机及相关科学工作中的重要性。关键词：离散数学；数据结构；编译原理；人工智能 中图分类号：O158,TP305文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2009)01-0251-02 The Application of Discrete Mathematics in Computer Science CHEN Min,LI Ze-jun (Department of Computer Science and Technlology,Hunan Insititute of Technology,Hengyang 421002,China) Abstract:Being a helpful mathematical tool,discrete mathematics plays a significant role in the development and research of computer sci -ence.This paper introduces the application of discrete mathematics in different fields of computer science,analyzes the relationship between discrete mathematics and other subjects in computer specialty and points out the importance of discrete mathematics in computer science and related fields. Key words:discrete mathematics;data structure;decoding principles;artificial intelligence 1引言 离散数学是现代数学的一个重要分支，是计算机科学中基础理论的核心课程。它是以研究离散性的结构和相互间的关系为主要目标，其研究对象一般地是有限个或可数个元素。由于计算机科学的迅速发展，与其有关的领域中，提出了许多有关离散量的理论问题，需要用某些数学的工具做出描述和深化[1]。离散数学把计算机科学中所涉及到的研究离散量的数学综合在一起，进行较系统的、全面的论述，为研究计算机科学的相关问题提供了有力的工具。 离散数学课程所涉及的概念、方法和理论，大量地应用在数据结构、数据库系统、编译原理、人工智能、计算机体系结构、算法分析与设计、软件工程、多媒体技术、数字电路、计算机网络等专业课程以及信息管理、信号处理、模式识别、数据加密等相关课程中[2-4]。它所提供的训练十分有益于学生概括抽象能力、逻辑思维能力、归纳构造能力的提高，十分有益于学生严谨、完整、规范的科学态度的培养。这些能力与态度是一切软、硬件计算机科学工作者所不可缺少的，为学习计算机科学的后续课程、从事科研或工程技术工作以及进一步提高科学技术水平奠定理论基础。离散数学提供的营养滋补了计算机科学的众多领域，学好了离散数学就等于掌握了一把开启计算机科学之门不可缺少的钥匙。 2离散数学在数据结构中的应用 计算机要解决一个具体问题，必须运用数据结构知识。对于问题中所处理的数据，必须首先从具体问题中抽象出一个适当的数学模型，然后设计一个解此数学模型的算法，最后编出程序，进行测试、调整直至得到问题的最终解答。而寻求数学模型就是数据结构研究的内容。寻求数学模型的实质是分析问题，从中提取操作的对象，并找出这些操作对象之间含有的关系，然后用数学的语言加以描述。数据结构中将操作对象间的关系分为四类：集合、线性结构、树形结构、图状结构或网状结构。数据结构研究的主要内容是数据的逻辑结构，物理存储结构以及基本运算操作。其中逻辑结构和基本运算操作来源于离散数学中的离散结构和算法思考。离散数学中的集合论、关系、图论、树四个章节就反映了数据结构中四大结构的知识。如集合由元素组成，元素可理解为世上的客观事物。关系是集合的元素之间都存在某种关系。例如雇员与其工资之间的关系。图论是有许多现代应用的古老题目。伟大的瑞士数学家列昂哈德·欧拉在18世纪引进了图论的基本思想，他利用图解决了有名的哥尼斯堡七桥问题。还可以用边上带权值的图来解决诸如寻找交通网络里两城市之间最短通路的问题[5]。而树反映对象之间的关系，如组织机构图、家族图、二进制编码都是以树作为模型来讨论。 3离散数学在数据库中的应用 数据库技术被广泛应用于社会各个领域，关系数据库已经成为数据库的主流，离散数学中的笛卡儿积是一个纯数学理论，是研究关系数据库的一种重要方法，显示出不可替代的作用。不仅为其提供理论和方法上的支持，更重要的是推动了数据库技术的研究和发展。关系数据模型建立在严格的集合代数的基础上，其数据的逻辑结构是一个由行和列组成的二维表来描述关系数据模型。在研究实体集中的域和域之间的可能关系、表结构的确定与设计、关系操作的数据查询和维护功能的实现、关系分解的无损连接性分析、连接依赖等问题都用到二元关系理论[6]。 4离散数学在编译原理中的应用 编译程序是计算机的一个十分复杂的系统程序。一个典型的编译程序一般都含有八个部分：词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、代码优化程序、目标代码生成程序、错误检查和处理程序、各种信息表格的管理程序[7]。离散数学里的计算模型章节里就讲了三种类型的计算模型：文法、有限状态机和图灵机。具体知识有语言和文法、带输出的有限状态机、不带输出的有限状态机、语言的识别、图灵机等。短语结构文法根据产生式类型来分类：0型文法、1型文法、2型文法、3型文法。以上这些收稿日期：2008-12-10 基金项目：“湖南省教育厅教学改革研究项目（湘教通2008第263号） ISSN 1009-3044 Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术 Vol.5,No.1,January 2009,pp.251-252E-mail:kfyj@https://www.sodocs.net/doc/7a16037586.html, https://www.sodocs.net/doc/7a16037586.html, Tel:+86-551-56909635690964251

离散数学及其应用 重要名词中英对应以及重要概念解释与举例

离散数学及其应用重要名词中英对应以及重要概念解释与举例 1 The Foundations: Logic and Proofs（逻辑与证明） 1.1 Propositional Logic（命题逻辑） Propositions（命题）——declarative sentence that is either true or false, but not both.判断性语句，正确性唯一。 Truth Table（真值表） Conjunction（合取，“与”，and），Disjunction（析取，or，“相容或”），Exclusive（异或），Negation（非，not），Biconditional（双条件，双向，if and only if） Translating English Sentences 1.2 Propositional Equivalences（命题等价） Tautology（永真式、重言式），Contradiction（永假式、矛盾式），Contingency（偶然式） Logical Equivalences（逻辑等价）——Compound propositions that have the same truth values in all possible cases are called logical equivalent.（真值表相同的式子，p<->q是重言式） Logical Equivalences——Page24 Disjunctive normal form(DNF，析取范式) Conjunctive normal form(CNF，合取范式) 见Page27～29 1.3 Predicates and Quantifiers（谓词和量词） Predicates——谓词，说明关系、特征的修饰词 Quantifiers——量词 ? Universal Quantifier(全称量词) "

离散数学论文

浅论离散数学的实际应用 摘要： 离散数学是现代数学的重要分支，是研究离散量的结构及相互关系的学科，它在计算机理论研究及软、硬件开发的各个领域都有着广泛的应用。作为一门重要的专业基础课，对于我们电子专业的同学来说，学习离散数学史有其重要现实意义：它不仅能为我们的专业课学习打下基础，也为我们今后将要从事的软、硬件开发和应用研究打下坚实的基础，同时也有助于培养我们的抽象思维、严格的逻辑推理和创新能力。离散数学的应用非常广泛，本文主要研究其在我们所学的重要课程中的应用：数字电路中的门电路设计、软件技术基础中的一些技术以及解决现实生活中的一些问题的应用。 关键字：离散数学、电路设计、软件技术、应用 1.什么是离散数学 1.1简介 离散数学(Discrete mathematics)是研究离散量的结构及其相互关系的数学学科，是现代数学的一个重要分支。它在各学科领域，特别在计算机科学与技术领域有着广泛的应用，同时离散数学也是计算机专业的许多专业课程，如程序设计语言、数据结构、操作系统、编译技术、人工智能、数据库、算法设计与分析、理论计算机科学基础等必不可少的先行课程。1.2离散数学的内容 离散数学是传统的逻辑学，集合论（包括函数），数论基础，算法设计，组合分析，离散概率，关系理论，图论与树，抽象代数（包括代数系统，群、环、域等），布尔代数，计算模型（语言与自动机）等汇集起来的一门综合学科。离散数学的应用遍及现代科学技术的诸多领域，它通常研究的领域包括：数理逻辑、集合论、代数结构、关系论、函数论、图论、组合学、数论等。 2.离散数学在门电路设计中的应用 2.1 逻辑门的概念 逻辑门是集成电路中的基本组件。简单的逻辑门可由晶体管组成。这些晶体管的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号。高、低电平可以分别代表逻辑上的“真”与“假”

(完整版)离散数学及其应用(课后习题)

习题1.1 2. 指出下列命题是原子命题还是复合命题。 （3）大雁北回，春天来了。 （4）不是东风压倒西风，就是西风压倒东风。 （5）张三和李四在吵架。 解：（3）和（4）是复合命题，（5）是原子命题。 习题1.2 1. 指出下列命题的真值： （1）若224+>，则太阳从西方升起。 解：该命题真值为T （因为命题的前件为假）。 （3）胎生动物当且仅当是哺乳动物。 解：该命题真值为F （如鸭嘴兽虽是哺乳动物，但不是胎生动物）。 2. 令P ：天气好。Q ：我去公园。请将下列命题符号化。 （2）只要天气好，我就去公园。 （3）只有天气好，我才去公园。 （6）天气好，我去公园。 解：（2）P Q →。 （3）Q P →。 （6）P Q ?。 习题1.3 2. 将下列命题符号化（句中括号内提示的是相应的原子命题的符号表示）： （1）我去新华书店（P ），仅当我有时间（Q ）。 （3）只要努力学习（P ），成绩就会好的（Q ）。 （6）我今天进城（P ），除非下雨（Q ）。 （10）人不犯我（P ），我不犯人（Q ）；人若犯我，我必犯人。 解：（1）P Q →。 （3）P Q →。 （6）Q P ?→。 （10）()()P Q P Q ?→?∧→。 习题1.4 1. 写出下列公式的真值表： （2）()P Q R ∨→。

解：该公式的真值表如下表： 2. 证明下列等价公式： （2）()()()P Q P Q P Q ∨∧?∧???。 证明： ()(()()) ()()) ()() ()() P Q P Q P Q P Q P Q P Q P Q P Q P Q ????∧∨?∧???∧∧??∧???∧∧∨?∨∧?∧ （4）()()()P Q P R P Q R →∧→?→∧。 证明： ()()()() () () P Q P R P Q P R P Q R P Q R →∧→??∨∧?∨??∨∧?→∧ 3. 甲、乙、丙、丁4人参加考试后，有人问他们谁的成绩最好，甲说，不是我。乙说：是丁。丙说：是乙。丁说：不是我。已知4个人的回答只有一个人符合实际，问成绩最好的是谁？ 解：设A ：甲成绩最好。B ：乙成绩最好。C ：丙成绩最好。D ：丁成绩最好。 四个人所说的命题分别用P Q R S 、、、表示，则 P A ??；Q A B C D ??∧?∧?∧；R A B C D ??∧∧?∧?；S D ??。 则只有一人符合实际的命题K 符号化为 ()()()() K P Q R S P Q R S P Q R S P Q R S ?∧?∧?∧?∨?∧∧?∧?∨?∧?∧∧?∨?∧?∧?∧

离散数学应用实践

《离散数学应用实践》 实验报告 课序号： 07 学号： 1143041254 姓名：姚发权 任课教师：陈瑜 评阅成绩： 评阅意见： 提交报告时间：2012年 12 月 27 日

实验五：判断图是否是树 （一）问题描述 编写一个程序，从控制台输入一个用邻接矩阵表示的图，程序实现判断该图是不是树，并从控制台输出判断结果。（二）实验准备 《离散数学》《数据结构》《Java程序设计语言》 开发环境：eclipse 编程语言：Java （三）算法分析 该程序运用的是定理“T连通且m=n-1”“T连通且无圈”“连通且不含圈的图称为数”《离散数学》P226. 实验中，为图的每个的节点设置一个flag标志，标记每个节点是否被访问过，我用广度遍历从其中一个节点开始沿边遍历，如果图是连通的，那无论从哪个顶点开始遍历，每个顶点都会被访问过，既被访问过的节点数=图的节点数。这可以证明图是连通的； 接下来，计算出图的边数m； 继而可以判断m是否等于图的节点数n-1； “T连通且m=n-1”“T连通且无圈”“连通且不含圈的图称为数” 最终证明图是树。 判断连通性，如图：

A a B b C c D d （1）（2） 图（1）中，图是连通的，无论从哪个节点遍历，都能把整个图遍历了，m=n-1； 图（2）中，图是不连通的，对其的遍历要么只遍历c，要么只遍历了abd，m！=n-1。 计算图的边数，如图 对图的邻接矩阵进行遍历，计算出边的数目m； （四）程序源代码 import java.util.Scanner; public class isTree { private Integer[][] elems;//图的邻接矩阵表示

离散数学的教学现状与创新实践案例应用

离散数学的教学现状与创新实践案例应用 ： 离散数学是现代数学一个非常重要的分支领域，是计算机科学的核心 理论基础，以下是一篇关于离散数学教学现状探究的论文范文，欢迎 阅读参考。 1、离散数学教学的现状与问题 计算机专业是一个知识更新速度快、新技术层出不穷的宽口径专业[1]。作为计算机专业核心课程之一的离散数学课程，其教材、内容和教学 方法在很长一段时期内都没有明显的变化，并没有随着计算机理论和 应用的快速发展而进步[2-3]。 离散数学是现代数学一个非常重要的分支领域，是计算机科学的核心 理论基础[2]。离散数学以研究离散量的结构和相互间的关系为主要目标，其研究对象一般是有限或者可数元素，这种特征描述了计算机科 学的离散性。离散数学的教学依然延续传统的教学模式，以教师课堂 授课和布置课后习题作业为主要教学模式[3]。在日新月异的计算机技 术发展背景下，这种传统的教学模式暴露出越来越多的问题[1-3]。 首先，教学目标上过分强调知识目标，而忽略能力的达成和素养的提 升[2]。在制订教学大纲时，离散数学的教学目标突出对计算机科学相 关背景知识的掌握，而对能力的达成和素养的提高没有明确约束。仅 有知识而不具备知识迁移技能以及将知识应用于实际的能力，学生就 无法解决现实生活中的实际问题，也无法将知识转换为生产力;同样， 学生具备了知识和能力，但缺乏素养，也无法对社会做出贡献。 其次，实践教学的内容、形式和效果无法满足能力培养的需要[3]。计 算机专业的综合性、工程性和实践性都很强，注重实际应用。实践环 节是学生将知识转化为技能、将理论应用于实际时不可或缺的部分。 从内容上看，目前离散数学教学中低层次的习题训练远远不能满足能 力培养的需要，缺乏一些含金量较高的提高性、综合性和创新性的实

应用离散数学-集合与关系

集合与关系《应用离散数学》 第3章 21世纪高等教育计算机规划教材

目录 3.1 集合及其运算 3.2 二元关系及其运算3.3 二元关系的性质与闭包3.4 等价关系与划分 3.5 偏序关系与拓扑排序3.6 函 数 3.7 集合的等势与基数3.8 多元关系及其应用

集合是现代数学中最重要的基本概念之一，数学概念的建立由于使用了集合而变得完善并且统一起来。集合论已成为现代各个数学分支的基础，同时还渗透到各个科学技术领域，成为不可缺少的数学工具和表达语言。对于计算机科学工作者来说，集合论也是必备的基础知识，它在开关理论、形式语言、编译原理等领域中有着广泛的应用。 本章首先介绍集合及其运算，然后介绍二元关系及其关系矩阵和关系图，二元关系的运算、二元关系的性质、二元关系的闭包，等价关系与划分、函数，最后介绍多元关系及其在数据库中的应用等。

3.1 集合及其运算 3.1.1 基本概念 集合是数学中最基本的概念之一，如同几何中的点、线、面等概念一样，是不能用其他概念精确定义的原始概念。集合是什么呢？直观地说，把一些东西汇集到一起组成一个整体就叫做集合，而这些东西就是这个集合的元素或叫成员。 例3.1 （1）一个班级里的全体学生构成一个集合。 （2）平面上的所有点构成一个集合。 （3）方程 的实数解构成一个集合。 （4）自然数的全体（包含0）构成一个集合，用N表示。 （5）整数的全体构成一个集合，用Z表示。 （6）有理数的全体构成一个集合，用Q表示。 （7）实数的全体构成一个集合，用R表示。

（8）复数的全体构成一个集合，用C表示。 （9）正整数集合Z+，正有理数集合Q+，正实数集合R+。（10）非零整数集合Z*，非零有理数集合Q*，非零实数集合R*。（11）所有n 阶(n≥2)实矩阵构成一个集合，用M n(R)表示，即

离散数学及应用课后习题答案

离散数学及应用课后习题答案 【篇一：离散数学及其应用图论部分课后习题答案】 p165:习题九 1、给定下面4个图（前两个为无向图，后两个为有向图）的集合 表示，画出它们的图形表 示。 （1）g1??v1,e1?，v1?{v1,v2,v3,v4,v5}， e1?{(v1,v2),(v2,v3),(v3,v4),(v3,v3),(v4,v5)} （2）g2??v2,e2?， v2?v1，e1?{(v1,v2),(v2,v3),(v3,v4),(v4,v5),(v5,v1)} （3） d1??v3,e3?,v3?v1,e3?{?v1,v2?,?v2,v3?,?v3,v2?,?v4,v5?,?v5,v 1?} （4） d2??v4,e4?,v4?v1,e3?{?v1,v2?,?v2,v5?,?v5,v2?,?v3,v4?,?v4,v 3?} 解答：（1） （2） 10、是否存在具有下列顶点度数的5阶图？若有，则画出一个这样 的图。 （1）5，5，3，2，2；（2）3，3，3，3，2；（3）1，2，3，4，5；（4）4，4，4，4，4 解答：（1）（3）不存在，因为有奇数个 奇度顶点 。 14、设g是n(n?2)阶无向简单图，g是它的补图，已 知?(g)?k1,?(g)?k2，求?(g)， ?(g)。 解答：?(g)?n?1?k2；?(g)?n?1?k1。 15、图9.19中各对图是否同构？若同构，则给出它们顶点之间的双 射函数。 解答： （c）不是同构，从点度既可以看出，一个点度序列为4，3，3，3，3而另外一个为4，4，3，3，1 （d）同构，同构函数为 ?1?2??f(x)??3 ?4???5 解答： （1）三条边一共提供6度；所以点度序列可能是

离散数学在人工智能方面的应用

离散数学在人工智能方面的应用 摘要：离散数学，又称为组合数学。离散数学是计算机出现以后迅速发展起来的一门数学分支。计算机科学就是算法的科学，而计算机所处理的对象是离散的数据，所以离散对象的处理就成了计算机科学的核心，而研究离散对象的科学恰恰就是离散数学。离散数学的发展改变了传统数学中分析和代数占统治地位的局面。它在各学科领域，特别在计算机科学与技术领域有着广泛的应用，同时离散数学也是计算机专业的许多专业课程，如程序设计语言、数据结构、操作系统、编译技术、人工智能、数据库、算法设计与分析、理论计算机科学基础等必不可少的先行课程。人工智能是研究出具有智能行为的计算机系统，这种智能主要体现在计算机的推理能力上，而推理理论主要来自与离散数学。 关键词：离散数学人工智能数理逻辑应用 离散数学是现代数学的一个重要分支，是计算机类专业的重要课程。它以研究离散量的结构及其相互间的关系为主要目标，其研究对象一般是有限个或可数个元素，因此离散数学可以充分描述计算机学科离散性的特点。由于离散数学在计算机科学中的重要作用，国内外几乎所有大学的计算机类专业的教学计划中都将其列为核心课程进行重点建设，它是其他骨干课程，如数据结构、操作系统、人工智能、计算机网络、软件工程、编译原理等的先修课程，国内许多大学将其作为计算机专业类研究生入学考试的内容。 20世纪的计算机出现，带动了世界性的信息革命的伟大进程。计算机科学在信息革命中的学科地位有如牛顿力学在工业革命中的学科地位一样，由计算机出现带动的信息革命当然计算机科学将起着主导的作用。随着信息时代的到来，工业革命时代以微积分为代表的连续数学占主流的地位已经发生了变化，离散数学的重要性逐渐被人们认识。离散数学课程所传授的思想和方法，广泛地体现在计算机科学技术及相关专业的诸领域，从科学计算到信息处理，从理论计算机科学到计算机应用技术，从计算机软件到计算机硬件，从人工智能到认知系统，无不与离散数学密切相关。 离散数学是传统的逻辑学，集合论（包括函数），数论基础，算法设计，组合分析，离散概率，关系理论，图论与树，抽象代数（包括代数系统，群、环、域等），布尔代数，计算模型（语言与自动机）等汇集起来的一门综合学科。离散数学课程主要介绍离散数学的各个分支的基本概念、基本理论和基本方法。这些概念、理论以及方法大量地应用在数字电路、编译原理、数据结构、操作系统、数据库系统、算法的分析与设计、人工智能、计算机网络等专业课程中；同时，该课程所提供的训练十分有益于学生概括抽象能力、逻辑思维能力、归纳构造能力的提高，十分有益于学生严谨、完整、规范的科学态度的培养。 人工智能是计算机学科中一个非常重要的方向,离散数学在人工智能中的应用主要是数理逻辑部分在人工智能中的应用。数理逻辑又称符号逻辑、理论逻辑。它既是数学的一个分支，也是逻辑学的一个分支。是用数学方法研究逻辑或形式逻辑的学科。其研究对象是对证明和计算这两个直观概念进行符号化以后的形式系统。数理逻辑是数学基础的一个不可缺少的组成部分。虽然名称中有逻辑两字，但并不属于单纯逻辑学范畴。数理逻辑在离散数学中包括命题逻辑和谓词逻辑,命题逻辑就是研究以命题为单位进行前提与结论之间的推理, 谓词逻辑在命题逻辑的基础上更加细化了，谓词逻辑主要就是研究句子内在的联系。大家都知道,人工智能共有两个流派,连接主义流派和符号主义流派。其中在符号主义流派里,他们认为

离散数学及其应用数理逻辑部分课后习题答案

作业答案：数理逻辑部分 P14：习题一 1、下列句子中，哪些是命题？在是命题的句子中，哪些是简单命题？哪些是真命题？哪些命题的真值现在还不知道？ （3 答：简单命题，真命题。 （9）吸烟请到吸烟室去！ 答：不是命题。 （12）8是偶数的充分必要条件是8能被3整除。 答：复合命题，假命题。 14、讲下列命题符号化。 （6）王强与刘威都学过法语。 答：:p 王强学过法语；:q 刘威学过法语。 符号化为： p q ∧ （10）除非天下大雨，他就乘班车上班。 答：:p 天下大雨；:q 他乘班车上班。 符号化为： p q → （13）“2或4是素数，这是不对的”是不对的。 答：:p 2是素数；:q 4是素数。 符号化为：(())p q ??∨ 15、设:p 2+3=5. :q 大熊猫产在中国。 :r 太阳从西方升起。 求下列复合命题的真值。 （2）(())r p q p →∧?? （4）()(())p q r p q r ∧∧???∨?→ 解答： p 真值为1；q 真值为1；r 真值为0. （2）p q ∧真值为1；()r p q →∧真值为1；p ?真值为0； 所以(())r p q p →∧??真值为0. （4） p q r ∧∧?真值为1，p q ?∨?真值为0，()p q r ?∨?→真值为1； 所以()(())p q r p q r ∧∧???∨?→真值为1. 19、用真值表判断下列公式的类型。 （4）()()p q q p →→?→?

所以为重言式。 )s 所以为可满足式。 P36:习题二 3、用等值演算法判断下列公式的类型，对不是重言式的可满足式，再用真值表法求出其成真赋值。 （1）()p q q ?∧→ 解答： 所以为永假式。 （2）(())()p p q p r →∨∨→ 解答： 所以因为永真式。 （3）()()p q p r ∨→∧

离散数学在计算机学科中的应用

离散数学在计算机学科中的应用 离散数学是计算机学科中许多专业课程的先行课程，离散数学和后续课程的关系密切，它是计算机科学与技术应用与研究的有力工具，在计算机科学中应用非常广泛。 离散数学是计算机科学与技术专业许多课程，如《数据结构》、《数据库原理》、《数字逻辑》、《软件工程》、《计算机网络》、《信息安全》、《计算机图形学》、《计算机体系结构》、《算法设计与分析》、《人工智能》等必不可少的先行课程。其中《数据结构》、《数据库原理》、《计算机网络》是所有计算机专业的必修基础课程。（课程与计算机体系见附表） 离散数学与数据结构的关系 离散数学与数据结构的关系非常紧密，数据结构课程描述的的对象有四种，分别是线形结构、集合、树形结构和图结构，这些对象都是离散数学研究的内容。线形结构中的线形表、栈、队列等都是根据数据元素之间关系的不同而建立的对象，离散数学中的关系这一章就是研究有关元素之间的不同关系的内容；数据结构中的集合对象以及集合的各种运算都是离散数学中集合论研究的内容；离散数学中的树和图论的内容为数据结构中的树形结构对象和图结构对象的研究提供了很好的知识基础。

目前数据库原理主要研究的数据库类型是关系数据库。关系数据库中的关系演算和关系模型需要用到离散数学中的谓词逻辑的知识；关系数据库的逻辑结构是由行和列构成的二维表，表之间的连接操作需要用到离散数学中的笛卡儿积的知识，表数据的查询、插入、删除和修改等操作都需要用到离散数学中的关系代数理论和数理逻辑中的知识。 命题逻辑中的联结词广泛应用在大量信息的检索、逻辑运算和位运算中，例如目前大部分网页检索引擎都支持布尔检索，使用NOT、AND、OR等联结词进行检索有助于快速找到特定主题的网页；信息在计算机内都表示为0或1构成的位串，通过对位串的运算可以对信息进行处理，计算机字位的运算与逻辑中的联结词的运算规则是一致的，掌握了联结词的运算为计算机信息的处理提供了很好的知识基础。在计算机硬件设计中，使用了联结词完备集中的与非和或非，使用与非门和或非门设计逻辑线路，替代了之前的非门、与门和或门的组合，优化了逻辑线路。 谓词逻辑可以表示关系模型中的关系操作[4]，用谓词逻辑表示关系操作的关系演算形式是：{s[<属性表>]│R(s)}，其中R(s)指的是s用该满足的谓词，例如要查询不及格的女同学的名字，关系演算的表达式为：{s│s∈student and s。sex=’w’and s。score<60}。

《应用离散数学》函数

§3.5 函数 习题3.5 1. 设函数N N →：f 如下： ?????=为偶数若为奇数 若x x x x f 21)( 求)0(f ，})0({f ，)3(f ，})3({f ，})6420({Λ， ，，，f ，})97531({，，，，f ，})864({，，f 。 解 略 2. 设函数Y X f →：，X B X A ??，，证明 （1）)()()(B f A f B A f Y Y = （2）)()()(B f A f B A f I I ? 解 略 3. 设可逆函数Y X f →：，Y B Y A ??，，证明 （1）)()()(1 1 1 B f A f B A f ---=Y Y （2）)()()(1 1 1 B f A f B A f ---?I I 解（1）因为 )(1 B A f y Y -∈))((y x f B A x x =∧∈??Y )))(())(((y x f B x y x f A x x =∧∈∨=∧∈?? ))(())((y x f B x x y x f A x x =∧∈?∨=∧∈?? )()(1 1 B f y A f y --∈∨∈?)()(1 1 B f A f y --∈?Y 所以)()()(1 1 1 B f A f B A f ---=Y Y （2）因为 )(1 B A f y I -∈))((y x f B A x x =∧∈??I )))(())(((y x f B x y x f A x x =∧∈∧=∧∈?? ))(())((y x f B x x y x f A x x =∧∈?∧=∧∈?? )()(1 1 B f y A f y --∈∧∈?)()(1 1 B f A f y --∈?I 所以)()()(1 1 1 B f A f B A f ---=Y Y 4. 给定函数f 和集合B A 、如下： （1）}4{}8{)(===→B A x x f f ，，，：R R （2） }21{}1{2)(，，，，：===→+B A x f f x R R （3）}32{}5{1)(><==>+=

离散数学及其应用集合论部分课后习题答案

作业答案：集合论部分 P90:习题六 5、确定下列命题是否为真。 （2）?∈? （4）{}?∈? （6）{,}{,,,{,}}a b a b c a b ∈ 解答：（2）假（4）真（6）真 8、求下列集合的幂集。 （5）{{1,2},{2,1,1},{2,1,1,2}} （6）{{,2},{2}}? 解答： （5）集合的元素彼此互不相同，所以{2,1,1,2}{1,2}=，所以该题的结论应该为 {,{{1,2}},{{2,1,1}},{{1,2},{2,1,1}}}? （6）{,{{,2}},{{2}},{{,2},{2}}}??? 9、设{1,2,3,4,5,6}E =，{1,4}A =，{1,2,5}B =,{2,4}C =,求下列集合。 （1）A B （2）()A B 解答： （1）{1,4}{3,4,6}{4}A B == （2）(){1}{2,3,4,5,6}A B == 31、设A,B,C 为任意集合，证明 () ()()()A B B A A B A B --=- 证明： ()() {|}{|()()}{|()()()()} {|()()}{|()()}{|()()} {|()()}{|()(A B B A x x A B x B A x x A x B x B x A x x A x B x B x B x A x A x B x A x x A x B x B x A x x A B x A x B x x A B x A x B x x A B x B x x A B x A --=∈-∨∈-=∈∧?∨∈∧?=∈∨∈∧?∨∈∧∈∨?∧?∨?=∈∨∈∧?∨?=∈∧?∨?=∈∧∈∨∈=∈∧∈=∈∧∈)} B A B A B =-

离散数学及其应用数理逻辑部分课后习题答案

作业答案:数理逻辑部分 P14:习题一 1、下列句子中,哪些就是命题？在就是命题的句子中,哪些就是简单命题？哪些就是真命题？哪些命题的真值现在还不知道？ 答:简单命题,真命题。 (9)吸烟请到吸烟室去！ 答:不就是命题。 (12)8就是偶数的充分必要条件就是8能被3整除。 答:复合命题,假命题。 14、讲下列命题符号化。 (6)王强与刘威都学过法语。 答::p 王强学过法语;:q 刘威学过法语。 符号化为:p q ∧ (10)除非天下大雨,她就乘班车上班。 答::p 天下大雨;:q 她乘班车上班。 符号化为:p q → (13)“2或4就是素数,这就是不对的”就是不对的。 答::p 2就是素数;:q 4就是素数。 符号化为:(())p q ??∨ 15、设:p 2+3=5、 :q 大熊猫产在中国。 :r 太阳从西方升起。 求下列复合命题的真值。 (2)(())r p q p →∧?? (4)()(())p q r p q r ∧∧???∨?→ 解答: p 真值为1;q 真值为1;r 真值为0、 (2)p q ∧真值为1;()r p q →∧真值为1;p ?真值为0; 所以(())r p q p →∧??真值为0、 (4)p q r ∧∧?真值为1,p q ?∨?真值为0,()p q r ?∨?→真值为1; 所以()(())p q r p q r ∧∧???∨?→真值为1、 19、用真值表判断下列公式的类型。 (4)(p

所以为重言式。 所以为可满足式。 P36:习题二 3、用等值演算法判断下列公式的类型,对不就是重言式的可满足式,再用真值表法求出其成真赋值。 (1)()p q q ?∧→ 解答: ()(())(()) ()10 p q q p q q p q q p q q ?∧→???∧∨???∨?∨???∨?∨???

离散数学及其应用数理逻辑部分课后习题集规范标准答案

作业答案：数理逻辑部分 P14：习题一 1、下列句子中，哪些是命题？在是命题的句子中，哪些是简单命题？哪些是真命题？哪些命题的真值现在还不知道？ （3 答：简单命题，真命题。 （9）吸烟请到吸烟室去！ 答：不是命题。 （12）8是偶数的充分必要条件是8能被3整除。 答：复合命题，假命题。 14、讲下列命题符号化。 （6）王强与刘威都学过法语。 答：:p 王强学过法语；:q 刘威学过法语。 符号化为：p q ∧ （10）除非天下大雨，他就乘班车上班。 答：:p 天下大雨；:q 他乘班车上班。 符号化为：p q → （13）“2或4是素数，这是不对的”是不对的。 答：:p 2是素数；:q 4是素数。 符号化为：(())p q ??∨ 15、设:p 2+3=5. :q 大熊猫产在中国。 :r 太阳从西方升起。 求下列复合命题的真值。 （2）(())r p q p →∧?? （4）()(())p q r p q r ∧∧???∨?→ 解答： p 真值为1；q 真值为1；r 真值为0. （2）p q ∧真值为1；()r p q →∧真值为1；p ?真值为0； 所以(())r p q p →∧??真值为0. （4）p q r ∧∧?真值为1，p q ?∨?真值为0，()p q r ?∨?→真值为1； 所以()(())p q r p q r ∧∧???∨?→真值为1.

19、用真值表判断下列公式的类型。 （4）()()p q q p →→?→? 所以为重言式。 （7） 所以为可满足式。

P36:习题二 3、用等值演算法判断下列公式的类型，对不是重言式的可满足式，再用真值表法求出其成真赋值。 （1）()p q q ?∧→ 解答： ()(())(()) ()10 p q q p q q p q q p q q ?∧→???∧∨???∨?∨???∨?∨??? 所以为永假式。 （2）(())()p p q p r →∨∨→ 解答： (())()(())()()()1()1 p p q p r p p q p r p p q p r p r →∨∨→??∨∨∨?∨??∨∨∨?∨?∨?∨? 所以因为永真式。 （3）()()p q p r ∨→∧ 解答： ()() ()()()() p q p r p q p r p q p r ∨→∧??∨∨∧??∧?∨∧ 为可满足式。 真值表为

计算机学科发展中离散数学的作用与运用_1

计算机学科发展中离散数学的作用与运用离散数学是一种数学工具，在计算机发展与学科的研究中起着至关重要的作用，下面是小编搜集整理的一篇相关论文范文，欢迎阅读借鉴。 在数学中适合用于离散对象的部分知识属于离散数学内容，离散主要指的是不同的不连接在一起的元素。离散数学具有独特的特点，比较重视可行性问题的研究，需要通过证明一个问题解的存在性，并找出该问题解的步骤，但是步骤是有限的且有规则的。在计算机学科中，离散数学逐渐成为其基本数学工具，由于计算机属于一个离散结构，其研究对象均为离散形式，因此，需要离散数学知识的支持，以便促进计算机学科的发展。 一、离散数学在计算机学科中的作用 离散数学是一种数学工具，在计算机发展与学科的研究中起着至关重要的作用。可以利用离散数学中的自动机理论来研究形式语言，通过谓词演算内容来对程序正确性问题进行细致的研究，也可以利用袋鼠结构来对编码理论进行研究等。离散数学在计算机学科中发挥出越来越大的作用，通过以离散数学作为计算机学科研究的依据与方法，可以促进计算机学科逐渐趋于完善。在现代化的计算机学科中，如果对离散数学的相关知识不够了解，就会影响到对计算机学科的学习与研究。因此，需要重视离散数学在计算机学科中的作用。 二、计算机学科中离散数学的应用 1.在数据结构中的应用

在计算机科学中，需要利用数据结构知识来解决具体的问题，在问题中所处理的数据，需要从具体问题中抽象出一个适当的数学模型，并对其模型算法进行设计，之后编出程序，进行有效的测试与调整，以便对问题进行解答。其中数学模型属于数据结构研究内容之一，对数学模型实质进行分析，并提取出操作的对象，了解之间的关系，使用数学的语言对其进行描述。在数据结构中，操作对象之间的关系可以分为集合、树形结构、线性结构、图状结构、网状结构等。其研究的主要内容包括数据的逻辑结构、基本运算操作以及物理存储结构等。其中逻辑结构与基本运算操作主要是来源于离散数学中的离散结构与算法思考。在离散数学中的集合论、关系、树以及图论几个章节的知识充分反映出数据结构的结构知识。 2.在数据库中的应用 数据库技术在其他领域中均得到较好应用，关系数据库逐渐成为主流，离散数学中的笛卡尔积是一种纯数学理论，主要是亚久关系数据库的主要途径，具有无可替代的作用，不仅是对理论与方法进行有效的支持，也可以有效的促进数据库技术的发展。集合代数可以为关系数据模型的建立提供基础条件，其数据的逻辑结构需要以行与列组成的二维方式来描述。使用二元关系理论来解决关系操作数据的查询与维护功能、关系分解的无损连接性分析问题等。 3.在编译原理中的应用 在计算机中编译程序是比较复杂的，典型的编译程序包括词法、语法、语义、代码优化、中间代码生成、目标代码生成、错误检查与

离散数学在计算机学科中的应用

离散数学在计算机学科 中的应用 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

离散数学在计算机学科中的应用摘要：在离散数学实际教学中，学生总是问“老师，我们学这门课有什么用？”其实离散数学在计算机学科中无处不在，在很多地方都能找到离散数学的痕迹。数据结构，数据库，人工智能，编译原理，算法设计与分析等课程中都有离散数学的应用。 关键词：离散数学；数据结构；数据库；人工智能 在离散数学实际教学中，学生总是问“老师，我们学这门课有什么用？”其实离散数学在计算机学科中无处不在，在很多地方都能找到离散数学的痕迹。 离散数学是现代数学的一个重要分支，是计算机科学中基础理论的核心课程。计算机学科中普遍采用了离散数学的基本概念、基本思想和基本方法，并把离散数学作为自己的理论基础和重要的数学工具。离散数学是以研究离散性的结构和相互间的关系为主要目标，其研究对象一般地是有限个或可数个元素。离散数学把计算机科学中所涉及到的研究离散量的数学综合在一起，进行较系统的、全面的论述，为研究计算机科学的相关问题提供了有力的工具。 离散数学课程所涉及的概念、方法和理论，大量地应用在数据结构、数据库系统、编译原理、人工智能、计算机体系结构、算法分析与设计、软件工程、多媒体技术、数字电路、计算机网络等专业课程以及信息管理、信号处理、模式识别、数据加密等相关课程中。它所提供的训练十分有益于学生概括抽象能力、逻辑思维能力、归纳构造能力的提高，十分有益于学生严谨、完整、规范的科学态度的培养。这些能力与态度是一切软、硬件计算机科学工作者所不可缺少的，为学习计算机科学的后续课程、从事科研或工程技术工作以及进一步提高科学技术水平奠定理论基础。离散数学提供的营养滋补了计算机科学的众多领域，学好了离散数学就等于掌握了一把开启计

离散数学及其应用

离散数学及其应用 第一章命题逻辑 习题： 1.判断下列语句是否是命题，为什么？若是命题，判断是简单命题还是复合命题。 （1）离散数学是计算机专业的一门必修课。 （2）李梅能歌善舞。 （3）这朵花真美丽！ （4）3+2>6. （5）只要我有时间，我就来看你。 （6）x=5. （7）尽管他有病，但他仍坚持工作。 （8）太阳系外有宇宙人。 （9）小王和小张是同桌。 （10）不存在最大的素数。 2.判断下列各式是否是命题公式，为什么？ （1）P→（P∧Q）。 （2）（?P→Q）→（Q→P）））。 （3）（（?P→Q）→（Q→P））。 （4）（Q→R∧S）。

（5）（P∧QR）→S。 （6）（（R→(Q→R)→(P→Q))。 3.将下列命题符号化： （1）我们不能既划船又跑步。 （2）我去新华书店，仅当我有时间。 （3）如果天下雨，我就不去新华书店。 （4）除非天不下雨，我将去新华书店。 （5）张明或王平都可以做这件事。 （6）“2或4是素数，这是不对的”是不对的。 （7）只有休息好，才能工作好。 （8）只要努力学习，成绩就会好的。 （9）大雁北回，春天来了。 （10）小张是山东人或河北人。 4.构造下列命题公式的真值表，并据此说明哪些是其成真赋值，哪些是其成假赋值。 （1）?（P∨?Q）。 （2）P∧（Q∨R）。 （3）?（P∨Q）?（?P∧?Q）。 （4）?P→（Q→P）。 5.分别用真值表法和公式法判断下列命题公式的类型： （1）（P∨Q）→（P∧Q）。 （2）（P∧Q）→（P∨Q）。

（3）（?P∨Q）∧?（Q∨?R）∧?（R∨?P∨?Q）。 （4）（P∧Q→R）→（P∧?R∧Q）。 （5）（Q→P）∧（?P∧Q）。 （6）（?P?Q）?（P?Q）。 （7）（P∧Q）∧?（P∧Q）。 6.分别用真值表法和公式法证明下列各等价式： （1）（P∨Q）→（P∧Q）。 （2）?（P∨Q）∨（?P∧Q）??P。 （3）（P∧Q）∨?P??P∨Q。 （4）P→（Q∧R）?（P→Q）∧（P→R）。 （5）（P→Q）∧（R→Q）?（P∨R）→Q。 （6）（P∧Q∧A→C）∧（A→P∨Q∨C）?（A∧（P?Q））→C。（7）?（P Q）??P ?Q。 （8）?（P Q）??P ?Q。 7.设A，B，C为任意的三个命题公式，式问下面的结论是否正确？（1）若A∨C?B∨C，则A?B。 （2）若A∧C?B∧C，则A?B。 （3）若?A??B，则A?B。 （4）若A→C?B→C，则A?B。 （5）若A?C?B?C，则A?B。 8.试给出下列命题公式的对偶式： （1）（P∧Q）∨R。