Computational Discrete Mathematics

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出版者:1 (2001年11月1日)
作者:Helmut Alt
出品人:
页数:171
译者:
出版时间:2001-11
价格:110.00
装帧:平装
isbn号码:9783540427759
丛书系列:
图书标签:
  • 离散数学
  • 计算数学
  • 算法
  • 组合数学
  • 图论
  • 数论
  • 形式语言
  • 计算复杂性
  • 数学建模
  • 计算机科学
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This book is based on a graduate education program on computational discrete mathematics run for several years in Berlin, Germany, as a joint effort of theoretical computer scientists and mathematicians in order to support doctoral students and advanced ongoing education in the field of discrete mathematics and algorithmics.

The 12 selected lectures by leading researchers presented in this book provide recent research results and advanced topics in a coherent and consolidated way. Among the areas covered are combinatorics, graph theory, coding theory, discrete and computational geometry, optimization, and algorithmic aspects of algebra.

length: (cm)23.3                 width:(cm)15.4

《算法的艺术:从数论到图论的计算之旅》 本书并非一本涵盖计算离散数学所有领域的百科全书,而是精选了几个核心且富有启发性的主题,旨在带领读者踏上一段深度探索算法思想的旅程。我们摒弃了繁琐的理论证明和过于抽象的数学框架,转而聚焦于那些能够直接驱动计算效率、解决实际问题的算法构造与分析。 第一部分:数论的计算基石 我们从数论的基石——整除性、素数和同余——出发,但我们的重点并非对这些概念本身进行严谨的公理化定义,而是迅速将其转化为可执行的计算工具。 整除性与最大公约数 (GCD): 欧几里得算法以其优雅和高效,是本部分的核心。我们将深入剖析其工作原理,理解为何它能如此快速地找到两个数的最大公约数。在此基础上,我们将探讨其在质因数分解、最小公倍数计算以及更复杂的数论问题中的应用,例如如何在计算机上高效地判断一个大数是否为素数。 素数与素性测试: 素数是数论的基石,但在大数时代,如何高效地识别素数成为了一个关键的计算挑战。本书将介绍一些经典的确定性素性测试算法,并重点讲解一些概率性素性测试(如Miller-Rabin算法),分析它们的原理、优缺点以及在实际应用中的权衡。我们将揭示为何在许多情况下,一个“几乎确定”为素数的数已经足够满足实际需求。 同余运算与模算术: 同余关系是加密算法、编码理论以及许多其他计算领域不可或缺的工具。我们将深入理解模加、模乘、模幂等基本运算,并探索中国剩余定理的计算应用,展示如何利用同余来解决看似复杂的分数问题和线性方程组。我们将通过实例,如RSA加密算法的简化模型,来展示模算术在现代计算安全中的重要作用。 第二部分:图论的结构性思维 图论是研究对象之间连接关系的一种强大而直观的数学语言,在网络分析、路径规划、资源分配等领域有着广泛的应用。本书将从计算的角度出发,审视图的结构与算法。 图的表示与遍历: 我们将介绍邻接矩阵和邻接表等常见的图数据结构,并讨论它们在存储效率和查询速度上的权衡。基于这些表示,我们将详细讲解广度优先搜索 (BFS) 和深度优先搜索 (DFS) 这两种基础图遍历算法。理解它们如何系统地探索图的各个顶点和边,是解决后续更复杂问题的基础。我们将通过实际例子,如迷宫求解和社交网络分析,来展示它们的威力。 最短路径问题: 从一个顶点到另一个顶点的最短路径是图论中最经典的问题之一。本书将重点介绍Dijkstra算法和Bellman-Ford算法。我们将深入分析Dijkstra算法在处理非负权边图中的效率,并探讨Bellman-Ford算法如何应对包含负权边甚至负权环的图。我们将展示这些算法在导航系统、网络路由等实际应用中的重要性。 最小生成树: 在需要连接所有顶点且总权值最小的网络设计中,最小生成树的概念至关重要。我们将详细讲解Prim算法和Kruskal算法,理解它们如何通过贪心策略构建出最优的连接结构。我们将通过电力网络布线、通信网络设计等场景,来生动展示最小生成树的应用。 连通性与割点: 图的连通性反映了其结构的鲁棒性。我们将介绍如何利用DFS来寻找图中的连通分量,并进一步探讨割点(或称为关节点)和桥的概念。理解这些概念对于识别网络中的关键节点和连接,对于故障排除和网络安全分析至关重要。 本书的独特之处: 计算导向: 每一章的重点都放在算法的实现、分析和应用,而非抽象的数学证明。 直观理解: 我们力求用清晰的语言和丰富的图例,帮助读者建立对算法核心思想的直观理解。 实战案例: 每个算法和概念的讲解都伴随着与实际计算问题紧密相关的案例,让读者能够体会到理论知识的价值。 循序渐进: 内容设计由浅入深,从基础概念到更复杂的算法,确保读者能够逐步掌握。 《算法的艺术:从数论到图论的计算之旅》旨在为对计算思维感兴趣的读者,特别是计算机科学、数学、工程等领域的学生和从业者,提供一个坚实而富有启发性的学习起点。通过掌握本书中的核心算法与思想,你将能够更好地理解和解决现实世界中层出不穷的计算挑战。

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目录信息

读后感

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用户评价

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我最近翻阅了许多关于离散数学的参考资料,但很少有哪一本能像这部著作一样,将理论的深度与教材的实用性平衡得如此到位。它在处理组合数学的分支时,展现出了令人惊叹的细致入微。关于鸽巢原理及其推广形式的应用,书中提供了远超一般教材的范例,从密码学中的随机性分析到网络流中的流量分配,都得到了扎实的数学建模和求解。此外,这本书在引入计算模型时,虽然着墨不多,但其对有限自动机和正则语言的介绍,清晰地勾勒出了计算理论的雏形,让读者明白离散数学不仅是关于计数和结构,更是关于“可计算性”的哲学根基。这本书的排版和装帧也体现了专业水准,字体选择清晰易读,公式的排布错落有致,即便是长时间阅读也不会产生强烈的视觉疲劳。对于那些正在准备高级算法竞赛或需要深入理解理论计算机科学的读者来说,这本书的理论储备是无价之宝。

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阅读此书,我最大的感受是作者对“结构”二字的执着与热爱。从集合的代数结构到图的拓扑结构,再到数论中的模运算结构,全书的核心脉络始终围绕着如何在离散世界中识别、抽象和利用这些规律。特别是关于代数结构的部分,它为后续学习抽象代数和现代密码学提供了不可或缺的桥梁。作者并没有急于给出高深的结论,而是花费大量篇幅来建立直觉,例如通过对“同余关系”的细致讨论,为群论的引入做了完美的铺垫。这本书的难题设计也极其巧妙,有些问题看似简单,实则需要将多个章节的知识点融会贯通才能攻克,这极大地锻炼了读者的综合分析能力。它绝非一本可以快速浏览的书籍,它需要你沉下心来,像对待一部经典的哲学著作一样去品味。它教会我的不仅仅是离散数学的知识点,更是一种用结构化、逻辑化的方式去审视世界的思维方式,这种收获是跨越学科的。

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这部作品的篇幅之宏大,结构之精巧,着实令人惊叹。它仿佛是一座知识的迷宫,每一个章节都精心设计,引领读者深入探索离散数学的奥秘。从基础的集合论和逻辑,到图论的复杂结构,再到组合学的精妙计数,作者展现了对材料的深刻理解和炉火纯青的驾驭能力。更难能可贵的是,书中穿插了大量富有启发性的案例和实际应用,使得抽象的理论不再高高在上,而是与计算机科学、信息技术等现实世界的难题紧密相连。比如,它对算法复杂性理论的探讨,不仅严谨地推导了渐近分析的原理,还通过生动的例子解析了不同算法在效率上的权衡。对于那些希望真正掌握离散数学底层逻辑,而非仅仅停留在公式推导层面的读者来说,这本书无疑是一座灯塔。它要求读者投入时间和精力去思考,去构建自己的数学直觉,而不是简单地记忆结论。书中的插图和图示质量极高,每一个视觉元素都服务于概念的阐释,极大地辅助了对复杂结构的理解。阅读的过程,与其说是在学习一门学科,不如说是在进行一场智力上的探险,每解开一个谜题,都能带来巨大的成就感。

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我必须承认,这本书的深度和广度远远超出了我最初的预期,它更像是一部百科全书,而不是一本入门教材。作者没有回避那些令人望而生畏的定理和证明,而是选择直面它们,并以一种近乎艺术性的方式将它们铺陈开来。尤其是在布尔代数和命题逻辑的章节,其论证的严密性令人叹服,它不仅仅是讲解了如何验证一个公式的真值,更深入挖掘了这些逻辑结构在硬件设计和软件验证中的核心作用。但这种严谨性也带来了一定的挑战性。对于初学者而言,某些证明步骤可能显得过于跳跃,需要读者具备一定的数学基础和耐心去反复研读。我个人花了相当多的时间去消化关于生成函数的部分,它的抽象性极高,但一旦领悟,便能看到解决复杂计数问题的强大武器。这本书的价值在于,它不仅教会你“是什么”,更重要的是教会你“为什么会是这样”,鼓励一种批判性的、探究性的思维模式。它对专业人士来说是一本优秀的参考书,对有志于深入研究的学子而言,则是一笔不可多得的财富,它拓展了我们对计算本质的理解边界。

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这本书的叙事风格非常独特,它不像许多教科书那样冰冷刻板,反而带有一种对话式的亲切感。作者似乎总是在你身边,引导你一步步走向真理,而不是将一堆既定事实砸在你面前。例如,在讲解关系代数和偏序集时,作者巧妙地引入了历史背景和数学家们的思考过程,这使得原本枯燥的定义变得鲜活起来。我对其中关于图着色理论和平面图的讨论印象尤为深刻。它不仅仅停留在欧拉公式的层面,而是拓展到了图的同构性判定和NP完全性问题的初步讨论,为后续学习图算法和复杂性理论打下了坚实的理论基础。书中对证明的呈现方式也值得称赞,它往往会提供不止一种证明路径,让读者可以对比不同方法的优雅程度和效率差异。这培养了一种灵活的数学思维,让你在面对新问题时,不会局限于某一种固定的解题框架。如果你追求的是那种能够激发学习热情,让你愿意主动去探索未知的学习体验,这本书绝对能满足你。

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