Applied Combinatorics

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出版者:Prentice Hall
作者:Fred Roberts
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2003-04
价格:USD 125.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780130796035
丛书系列:
图书标签:
  • 数学和计算机
  • 组合数学
  • 离散数学
  • 图论
  • 算法
  • 数学
  • 计算数学
  • 排列组合
  • 数学建模
  • 高等数学
  • 理论计算机科学
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具体描述

《组合数学概论》 本书旨在为读者提供对组合数学这一迷人而基础的数学分支的全面而深入的理解。组合数学,作为离散数学的核心组成部分,研究的是有限集合的计数、结构和排列问题。它不仅在理论数学中扮演着关键角色,更在计算机科学、统计学、物理学、化学以及生物学等众多领域展现出强大的应用潜力。 本书的写作风格力求清晰、严谨且富有启发性,旨在满足不同背景读者的需求,无论是初次接触组合数学的学生,还是希望深化理解的研究者,都能从中获益。我们将从组合数学最基本的概念入手,逐步深入到更复杂的主题,并辅以大量精心挑选的例子和练习题,以帮助读者巩固所学知识,培养解决问题的能力。 第一部分:基础概念与计数原理 在本书的开篇,我们将建立起组合数学的坚实基础。我们将详细介绍集合、子集、排列、组合等核心概念,并引入二项式定理及其推广。我们还将深入探讨几种关键的计数技术,包括: 加法原理与乘法原理:这是解决计数问题最基本也是最强大的工具,我们将通过一系列具体实例来阐释它们的应用范围和技巧。 鸽笼原理:一个看似简单却蕴含深刻洞察的原理,我们将展示它在证明存在性问题上的巧妙应用。 容斥原理:一种用于处理包含“至少”、“至多”或“不多于”等限定条件的计数问题的方法,我们将详细讲解其推导过程和应用实例,如计算不包含特定模式的排列数量。 生成函数:一种强大的代数工具,通过将计数问题转化为多项式的系数问题,生成函数为解决复杂的计数问题提供了统一的框架。我们将介绍其基本概念、运算规则以及在递推关系和组合计数中的应用。 第二部分:图论基础 图论是组合数学中一个极其重要的分支,它研究的是点(顶点)与线(边)之间的关系。图论的概念和工具在建模现实世界中的各种网络状结构(如社交网络、交通网络、通信网络等)方面具有不可替代的作用。在本部分,我们将重点介绍: 图的定义与表示:包括有向图、无向图、加权图等基本类型,以及邻接矩阵和邻接表等表示方法。 图的连通性:介绍连通分量、割顶、桥等概念,以及判断图的连通性的算法。 路径与回路:定义欧拉路径、欧拉回路、哈密顿路径、哈密顿回路,并探讨其存在性条件。 树:作为最简单但至关重要的图结构,我们将深入探讨树的性质、生成树(如最小生成树)及其在数据结构和算法设计中的应用。 匹配:介绍图中的匹配概念,特别是二分图中的最大匹配问题,并讨论其在资源分配等问题中的应用。 第三部分:递推关系与动态规划 递推关系描述了序列的项与其前项之间的关系,在组合计数和算法分析中扮演着核心角色。本部分将专注于: 递推关系的建立与求解:学习如何将组合问题转化为递推关系,并掌握求解线性齐次和非齐次递推关系的方法,包括特征方程法等。 动态规划:作为一种强大的算法设计技术,动态规划的核心思想是通过将问题分解为相互重叠的子问题,并存储子问题的解来避免重复计算。我们将通过斐波那契数列、背包问题、最长公共子序列等经典例子,详细阐述动态规划的设计思路和实现方法。 第四部分:组合设计与编码理论入门 这一部分将为读者打开组合数学在设计和信息保障方面的应用之门: 组合设计:介绍一些基础的组合设计概念,如有限域、拉丁方、平衡不完全区组设计(BIBD)等,这些设计在实验设计、密码学和纠错码中有重要应用。 编码理论基础:作为纠错码的理论基础,我们将简要介绍线性码、汉明码等概念,以及纠错码在数据传输和存储中的重要性。 本书的特色 循序渐进的教学方法:内容从易到难,层层递进,确保读者能够逐步掌握组合数学的知识体系。 丰富的例题和练习:每章都配有大量精心设计的例题,涵盖了各种应用场景,并提供不同难度的练习题,帮助读者巩固和拓展。 强调理解与应用:本书不仅教授如何进行计算,更注重培养读者对组合数学概念的深刻理解,以及如何将这些概念应用于实际问题。 数学严谨性与可读性的平衡:在保证数学严谨性的同时,力求语言清晰易懂,避免不必要的学术术语堆砌。 通过学习《组合数学概论》,读者将不仅能够解决各种计数和结构问题,更能培养严谨的逻辑思维能力和抽象思维能力,为进一步深入学习数学、计算机科学以及其他相关学科打下坚实的基础。本书是献给所有对数学之美和力量充满好奇的读者的。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书在介绍组合数学的同时,也对数学史和数学思想的发展进行了非常有益的探讨。作者并非孤立地呈现数学定理,而是会追溯这些概念的起源,介绍相关的数学家及其贡献,这为读者提供了一个更广阔的数学视野。例如,在讲解容斥原理时,作者会提及笛卡尔、波利厄等数学家在该领域的贡献,以及这些思想是如何随着时间推移而发展和完善的。这种历史的视角,不仅能够增强读者对数学的理解,也能够激发他们对数学家们智慧的敬佩。书中还会讨论一些重要的数学思想,例如数学归纳法在组合学中的应用,以及如何从不同的角度思考和定义同一个数学对象。对于那些对数学的文化和思想层面感兴趣的读者,这本书提供了一个很好的切入点。它将抽象的数学概念与人类的智慧和创造力联系起来,使得学习过程更加丰富和有意义。这本书不仅仅是一本技术性的教科书,更是一本能够激发读者对数学的热情,并培养他们批判性思维和哲学思考能力的读物。它鼓励读者不仅仅是接受知识,更是去理解知识背后的故事和思想。

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这本书在逻辑性和系统性上表现得非常出色,为读者构建了一个完整的组合数学知识体系。作者从最基础的计数原理开始,一步步构建起复杂的理论框架,每个概念的引入都紧密衔接,逻辑清晰。书中对数学概念的定义严谨而准确,同时又保持了语言的流畅性和可读性。例如,在介绍生成函数时,作者先从一个简单的计数问题出发,逐步引导读者理解生成函数的概念及其在解决计数问题中的作用,而非直接抛出复杂的定义。这种循序渐进的教学方法,使得读者能够轻松地跟随作者的思路,理解每一个数学概念的由来和演变。书中还穿插了许多历史背景和数学家的故事,这为枯燥的数学学习增添了一抹人文色彩,也让读者对组合数学的发展历程有了更深的认识。对于那些追求严谨数学训练的读者,这本书提供了丰富的证明和详细的推导过程,能够帮助读者建立起扎实的理论基础。同时,书中大量的练习题,包括理论证明题和计算应用题,为读者提供了充分的练习机会,帮助读者巩固所学知识,并提高解决问题的能力。这本书不仅仅是一本教材,更是一本能够激发读者对数学探索精神的读物。它为读者提供了一个坚实的知识框架,并鼓励读者在此基础上进行更深入的研究和探索。

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对于那些希望将组合数学知识应用于实际问题,特别是与计算机科学相关的领域的读者,这本书无疑是一本宝贵的资源。作者在书中融入了大量的算法分析、图论应用、以及一些关于离散概率的讨论,这些内容对于理解和设计高效算法至关重要。例如,在讲解二分图匹配时,作者不仅给出了理论上的算法,还讨论了其在网络流、调度问题等方面的实际应用。书中对动态规划的介绍,也与组合数学中的许多问题息息相关,例如如何用组合方法来理解和推导动态规划的状态转移方程。作者还对一些NP-完全问题进行了简要介绍,并探讨了组合数学在理解这些问题中的作用,这对于希望深入了解计算复杂性理论的读者来说非常有启发。书中提供的许多例子,都直接来源于计算机科学领域,例如二叉树的计数、图的遍历、以及某些加密算法的原理分析,这使得学习过程更加贴近实际应用。此外,书中对一些抽象概念的解释,例如生成函数的应用,都着重于其在算法设计和分析中的价值,而非单纯的数学推导。对于那些希望在算法设计、软件开发、数据科学等领域发展,并需要扎实数学基础的读者来说,这本书提供了一个非常有效的学习途径。它不仅教授了组合数学的理论知识,更重要的是教会了读者如何将这些知识转化为解决实际问题的强大工具。

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对于那些对组合数学的抽象概念感到好奇,但又不想被过于理论化的论述所困扰的读者,这本书提供了一个绝佳的切入点。作者以一种非常平易近人的方式介绍了组合数学的许多核心概念,例如集合、函数、关系等,并自然而然地过渡到排列、组合、以及更复杂的计数问题。书中大量的图示和表格,使得一些抽象的计数过程变得更加直观易懂。例如,在讲解二项式系数的性质时,作者不仅给出了代数证明,还通过杨辉三角的几何解释,让读者能够从视觉上理解其模式和规律。书中的案例研究也非常吸引人,例如如何使用组合原理来分析扑克牌的概率,或者如何用它来解决一些简单的编码问题。这些实际应用使得读者能够看到数学的实用价值,并激发他们进一步学习的兴趣。作者还非常注重培养读者的数学建模能力,鼓励读者将现实世界的问题转化为组合数学模型,并利用所学的工具来求解。对于那些希望在数学、计算机科学、统计学、工程学等领域打下坚实数学基础的初学者来说,这本书提供了一条清晰的学习路径。它不仅教会读者“如何做”,更重要的是引导读者理解“为什么这样做”,从而建立起对组合数学的深刻理解和直观感受。即使是对数学一窍不通的读者,也能在作者的引导下,逐渐克服对数学的恐惧,并发现数学的魅力所在。

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这本书在组合数学的深度和广度上都达到了一个相当高的水平,足以满足那些寻求对该领域进行更全面和深入了解的读者。作者对每一个主题的探讨都极其详尽,从基础的计数原则,如加法原理和乘法原理,到更高级的主题,如容斥原理、生成函数、图论中的组合问题、以及一些关于有限几何和编码理论的介绍。令人印象深刻的是,作者并没有止步于理论的陈述,而是花费了大量的篇幅来阐述这些理论的证明过程,并提供了多种不同的证明方法,这对于希望深入理解数学证明的读者来说是极其宝贵的。书中的例子丰富且具有代表性,涵盖了从简单的排列组合问题到复杂的计数难题,甚至触及了一些计算机科学中的经典问题,例如算法的复杂度分析和数据结构的设计。读者可以通过这些例子,不仅巩固所学的知识,还能学会如何将抽象的数学工具应用于实际问题。此外,作者在解释一些难以理解的概念时,例如 Móbius 反演或 Pólya 计数定理,都使用了非常清晰的语言和直观的类比,使得这些高级主题不再那么令人望而生畏。这本书的习题也具有很高的难度和挑战性,许多题目都经过精心设计,旨在激发读者的创造性思维和解决复杂问题的能力。对于那些渴望在组合数学领域进行更深入研究,或者希望将其应用于更高级的学术或技术挑战的读者来说,这本书无疑是一本不可或缺的参考书。它为读者提供了一个坚实的理论框架,并引导读者进行更具探索性的学习。

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这本书在内容呈现的“个性化”和“读者导向”方面做得非常出色,仿佛一位经验丰富的导师在循循善诱。作者深知组合数学可能对初学者造成的困难,因此在内容的安排和语言的组织上,都极力避免枯燥和晦涩。书中运用了大量的类比、故事和生活化的例子,将抽象的数学概念变得生动有趣。例如,在讲解排列和组合的区别时,作者可能会用“挑选参加比赛的运动员”和“为运动员安排比赛顺序”等情境来解释,让读者能够直观地感受到顺序的重要性。书中还鼓励读者积极思考,设置了许多“思考题”和“挑战题”,旨在引导读者主动探索,而不是被动接受。作者在解释某些难点时,会提供多种不同的解释方式,直到读者能够理解为止。对于那些在传统数学教育中感到挫败的读者,这本书提供了一个非常友好的学习环境。它注重培养读者的自信心和学习兴趣,让他们相信自己能够掌握组合数学。书中还包含了一些关于如何将组合数学应用于各种不同学科的介绍,这使得读者能够看到数学的广泛用途,并找到自己感兴趣的研究方向。这本书更像是一位充满智慧的朋友,陪伴读者一同探索组合数学的奇妙世界。

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这本书的独特之处在于其对组合数学与概率论之间深刻联系的精彩阐释。作者并没有将这两个领域割裂开来,而是巧妙地将许多组合学问题置于概率的框架下进行分析,反之亦然。这使得读者能够从不同的角度理解同一个问题,并获得更深刻的洞察。例如,在讲解随机图的性质时,作者利用组合方法来计算不同事件发生的概率,并由此推导出随机图的一些重要性质。类似地,在处理一些计数问题时,作者也引入了概率的视角,例如利用期望值来估计某个组合对象的大小或特征。书中对伯努利试验、二项分布、超几何分布等基本概率概念的运用,使得许多复杂的组合问题变得更加易于处理。此外,作者还探讨了一些更高级的主题,例如随机过程和马尔可夫链在组合问题中的应用,这为读者打开了一个全新的研究领域。这本书对于那些希望深入理解离散概率和随机过程,并将其应用于统计推断、机器学习、或科学建模的读者来说,是一个极佳的选择。作者在解释这些复杂概念时,始终保持着清晰的逻辑和直观的类比,使得即使是初学者也能轻松理解。通过这本书,读者不仅能掌握组合数学的强大计数能力,还能学会如何利用概率的语言来描述和分析随机现象,从而获得更全面的数学视野。

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这本书在组合数学的理论深度和证明技巧上,都为读者提供了极具挑战性和启发性的内容。作者在解释每一个定理和命题时,都力求提供详尽的证明,并且常常会介绍不止一种证明方法,这对于希望深入理解数学证明的读者来说是极其宝贵的。例如,在证明一些组合恒等式时,作者会同时给出代数证明、组合证明、以及利用生成函数进行的证明,让读者能够从不同的角度欣赏数学的精妙之处。书中还穿插了对一些经典数学难题的讨论,例如蒙提霍尔问题(Monty Hall Problem)的组合学解释,以及一些著名的图论难题,这不仅增加了阅读的趣味性,也展现了组合数学在解决复杂问题时的威力。对于那些喜欢钻研数学细节,追求严谨逻辑和深刻理解的读者,这本书提供了丰富的素材。作者对数学语言的运用十分精准,并且能够清晰地引导读者理解每一个证明步骤的逻辑。此外,书中大量的练习题,其中许多都具有一定的难度,旨在培养读者的逻辑推理能力和证明技巧。对于那些有志于在数学、理论物理、或计算机科学的理论领域深造的读者,这本书无疑能够为他们打下坚实的数学基础,并培养他们独立思考和解决复杂数学问题的能力。

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这本书为读者提供了一个深入探索组合数学几何和结构性质的绝佳视角。作者并没有局限于纯粹的计数问题,而是巧妙地将组合学与几何学、拓扑学等领域联系起来,揭示了组合对象背后隐藏的几何结构。例如,在讲解凸多面体和它的顶点、边、面的计数问题时,作者引入了欧拉公式等几何定理,并展示了组合学如何帮助我们理解这些几何体的性质。书中对图论的讨论,也并非仅仅停留在图的结构和性质上,而是深入探讨了图的染色问题、覆盖问题、以及与网络设计相关的组合优化问题,这些都与几何和空间的概念息息相关。作者还介绍了一些关于有限几何和设计理论的初步知识,这些领域本身就充满了丰富的组合结构和几何意义。通过这些内容的学习,读者能够认识到组合数学并非只是孤立的数字游戏,而是与我们所处的空间和结构有着深刻的联系。这本书对于那些对数学的视觉化和结构化表示感兴趣的读者,特别是那些希望在计算机图形学、机器人学、运筹学等领域发展,并需要深刻理解离散结构性质的读者,提供了一个非常有价值的学习路径。作者的讲解方式,将抽象的数学概念与直观的几何模型相结合,极大地增强了学习的趣味性和理解的深度。

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一本优秀的组合数学教材,初学者和有一定基础的读者都能从中受益匪浅。作者在内容编排上花了大量心思,从最基础的计数原理出发,逐步深入到更复杂的排列组合问题,再到生成函数、容斥原理等核心概念。每一个概念的引入都伴随着清晰的定义和详实的例子,使得抽象的数学理论变得触手可及。特别值得称赞的是,书中穿插了大量来自计算机科学、图论、概率论等相关领域的实际应用案例,这不仅让学习过程更加生动有趣,也让读者深刻理解了组合数学的强大威力。例如,在讲解鸽巢原理时,作者巧妙地将其与网络路由、数据压缩等问题联系起来,读者在解决这些实际问题的过程中,自然而然地掌握了鸽巢原理的精髓。书中习题的设计也极具匠心,既有巩固基础的简单题,也有挑战思维的难题,为读者提供了充分的练习机会。更重要的是,作者在讲解过程中,并非简单地罗列公式和定理,而是注重培养读者的数学直觉和解决问题的能力,引导读者思考“为什么”和“如何做”,而非仅仅“是什么”。对于那些希望在计算机科学、算法设计、数据分析等领域有所建树的读者来说,这本书无疑是一块坚实的基石。它不仅仅是一本教科书,更是一本能激发读者对数学热情,培养批判性思维和创新能力的重要读物。书中对某些概念的解释,例如二项式定理的组合意义,以及斯特林数的递归定义,都做到了深入浅出,力求让读者不仅记住公式,更能理解其背后的逻辑和几何含义。即使是对于那些对数学感到畏惧的读者,也能在作者循序渐进的引导下,逐渐建立起信心。

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