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。离散的含义是指不同的连接在一起的元素,主要是研究基于离散量的结构和相互间的关系,其对象一般是有限个或可数个元素。离散数学在各学科领域,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。通过离散数学的学习,不但可以掌握处理离散结构的描述工具和方法,为后续课程的学习创造条件,而且可以提高抽象思维和严格的
逻辑推理能力,为将来参与创新性的研究和开发工作打下坚实的基础。
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。由于
数字电子计算机是一个离散结构,它只能处理离散的或离散化了的数量关系, 因此,无论计算机科学本身,还是与计算机科学及其应用密切相关的现代科学研究领域,都面临着如何对离散结构建立相应的
数学模型;又如何将已用连续数量关系建立起来的数学模型离散化,从而可由计算机加以处理。
离散数学也可以说是计算机科学的基础核心学科,在离散数学中的有一个著名的典型例子-四色定理又称四色猜想,这是世界近代三大数学难题之一,它是在1852年,由英国的一名绘图员弗南西斯·格思里提出的,他在进行地图着色时,发现了一个现象,“每幅地图都可以仅用四种颜色着色,并且共同边界的国家都可以被着上不同的颜色”。那么这能否从数学上进行证明呢?100多年后的1976年,肯尼斯·阿佩尔(Kenneth Appel)和沃尔夫冈·哈肯(Wolfgang Haken)使用计算机辅助计算,用了1200个小时和100亿次的判断,终于证明了四色定理,轰动世界,这就是离散数学与计算机科学相互协作的结果。
离散数学可以看成是构筑在数学和计算机科学之间的桥梁,因为离散数学既离不开集合论、图论等数学知识,又和计算机科学中的数据库理论、数据结构等相关,它可以引导人们进入计算机科学的思维领域,促进了计算机科学的发展。
2.
图论部分:图的基本概念、
欧拉图与
哈密顿图、树、图的
矩阵表示、平面图、图着色、支配集、覆盖集、独立集与匹配、带权图及其应用。
4.
组合数学部分:组合存在性定理、基本的计数公式、组合计数方法、组合计数定理。
离散数学被分成三门课程进行教学,即集合论与图论、代数结构与组合数学、数理逻辑。教学方式以课堂讲授为主, 课后有书面作业、通过学校
网络教学平台发布课件并进行师生交流。