计算机代数学

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isbn号码:9787030051769
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  • 计算机代数
  • 符号计算
  • 代数系统
  • 算法
  • 数学软件
  • 计算机数学
  • 抽象代数
  • 多项式
  • 解方程
  • 数值计算
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具体描述

密码学的基石:信息安全与现代数学的交汇点 书籍名称: 离散结构与计算理论 内容简介: 本书深入探讨了支撑现代计算科学和信息技术的核心数学分支——离散数学的广阔领域。我们旨在为读者构建一个坚实、系统的理论框架,使其能够理解并驾驭算法设计、数据结构、形式逻辑以及计算复杂性背后的数学原理。本书的叙述侧重于严谨的证明、清晰的定义以及与实际应用场景的紧密结合。 第一部分:逻辑与证明的艺术 本部分从数理逻辑的基础开始,这是所有严密思维的起点。我们将详细剖析命题演算和一阶谓词演算的语法、语义以及推理规则。重点在于学习如何形式化地表达自然语言中的论断,并使用诸如归谬法、数学归纳法、构造性证明等核心技术来验证复杂陈述的正确性。我们不仅关注“是什么”,更关注“如何证明”。随后,我们将引入集合论的公理化视角,奠定函数、关系和序理论的严密基础,为后续的抽象结构打下不可或缺的基石。 第二部分:组合学的精妙编排 组合数学是关于“计数”的科学,它揭示了事物排列组合中的深层规律。本书将系统地介绍排列、组合、鸽巢原理,以及诸如二项式系数和多项式展开等基础工具。我们将深入研究生成函数(Generating Functions)这一强大的技术,它将离散问题转化为连续域中的代数运算,是求解递推关系和复杂计数问题的利器。此外,还会涉及容斥原理和应用最广泛的皮尤里计数定理,用于处理具有对称性的计数问题。这部分内容是理解算法效率分析中涉及的“最坏情况”和“平均情况”分析的基础。 第三部分:图论的拓扑语言 图论是描述网络、连接和路径的强大工具。本书从基础概念如顶点、边、邻接矩阵和度序列入手,逐步构建起完整的图论体系。我们详尽讨论了连通性、欧拉路径与哈密顿回路的存在性判定。搜索算法,如广度优先搜索(BFS)和深度优先搜索(DFS),将在图的遍历中得到详尽的数学解释。 核心章节将聚焦于图的优化问题:最小生成树(MST)的算法(Prim与Kruskal),最短路径问题(Dijkstra与Bellman-Ford的数学原理),以及最大流/最小割定理(Max-Flow Min-Cut Theorem),此定理深刻揭示了网络容量与割集之间的对偶关系。此外,平面图的欧拉公式、着色问题(图的色多项式)及其在资源分配中的应用也将作为重点进行探讨。 第四部分:代数结构与编码基础 本部分转向抽象代数的初步应用,特别是有限代数结构对计算领域的贡献。我们将介绍群(Groups)、环(Rings)和域(Fields)的基本概念。重点关注模运算和有限域(特别是伽罗瓦域 $GF(2^n)$)的性质。理解这些结构是理解现代错误检测与纠正(如循环冗余校验CRC和BCH码)的先决条件。群论中的陪集、同态与同构概念,帮助读者识别不同计算模型之间的深层结构相似性。 第五部分:关系、排序与计算模型 关系代数是组织数据的核心。本书深入分析等价关系和偏序关系(Posets),并介绍了格理论的初步概念。我们将使用Hasse图来可视化偏序结构。在计算理论方面,本书将引入有限自动机(Finite Automata,包括DFA和NFA),用以精确描述正则语言。这为理解正则表达式和词法分析器的设计原理提供了数学依据。最后,我们会简要回顾图灵机模型,作为计算能力的极限抽象,为后续的计算复杂性理论奠定抽象基础。 本书特色: 1. 严格性与直观性的平衡: 每一个主要定理都伴随着清晰的证明路径,同时辅以大量的图示和实例来增强读者的直觉理解。 2. 应用导向: 理论的引入紧密联系于实际的计算场景,如算法分析、网络流、数据结构组织和基础编码理论。 3. 丰富的练习题: 每章末尾均设有不同难度的习题,旨在巩固概念掌握并培养学生的独立证明能力。 本书适合于计算机科学、软件工程、信息安全以及应用数学专业的本科高年级学生和研究生作为教材或参考书。它提供的不仅仅是工具,更是用数学的视角审视计算世界的思维方式。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这部《计算机代数学》的名字,一开始就吸引了我,它仿佛是一扇通往奇妙数学世界的大门,让我对书中将要探索的内容充满了无限遐想。我一直对抽象的数学概念和它们在计算机科学中的应用抱有浓厚的兴趣,而“代数学”这个词汇,更是勾起了我年少时对代数运算的探索记忆,那时我还不知道这些看似枯燥的公式和定理,日后竟能与冰冷的二进制代码交织出如此精彩的篇章。这本书的标题,在某种程度上,就像是一句神秘的咒语,预示着一场关于逻辑、结构和算法的盛宴。我期待着书中能够详细阐述代数在计算机科学中的基础地位,比如它如何支撑着数据的表示、运算的实现,甚至影响着程序的优化和安全性。我设想,作者会从最基本的群、环、域等概念出发,逐步深入到更复杂的代数结构,并清晰地展示这些结构在实际计算问题中的映射。例如,多项式在密码学中的应用,或者有限域在纠错码技术中的作用,这些都是我非常感兴趣的潜在话题。我希望书中不仅仅是理论的堆砌,更能通过丰富的实例和生动的图示,将抽象的数学概念具象化,让像我这样的读者,即使不是数学专业出身,也能循序渐进地理解和掌握。同时,我也期待这本书能够触及一些前沿的领域,比如计算机代数系统(CAS)的工作原理,以及符号计算在人工智能、机器学习等新兴技术中的最新进展。它应该能够解答我长久以来的一些困惑,比如为什么一些看似复杂的数学问题,通过计算机的运算就能迎刃而解,而其背后的数学原理又是什么。这本书的名字,就像一位经验丰富的向导,指引着我即将开始一段激动人心的知识探索之旅,让我迫不及待地想翻开它,去发现那些隐藏在数字和符号背后的奥秘。

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翻开《计算机代数学》这本书,我immediately感受到一种强烈的求知欲被点燃。这个书名本身就蕴含着一种力量,它暗示着数学中最具结构性和逻辑性的分支——代数学,与现代计算技术之间存在着深刻的联系。我一直对这种理论与实践的交织之处充满好奇,并期待这本书能够为我揭示其中的奥秘。我猜想,书中会从最基本的数理逻辑和集合论出发,逐步深入到抽象代数的各个重要概念,例如群、环、域,并详细阐述这些概念在算法设计、数据表示、以及计算机系统安全性等方面的具体应用。我尤其关注书中是否会涉及“计算数论”和“计算代数几何”等内容,因为这些领域在密码学、图形学以及人工智能等前沿技术中扮演着越来越重要的角色。我希望作者能够用严谨而又易懂的语言,配合丰富的图表和实际的编程示例,将那些抽象的数学原理变得生动起来,让我能够不仅仅是“知道”,更是“理解”和“应用”。我希望这本书能够帮助我培养一种更加敏锐的数学直觉,从而在面对复杂的计算问题时,能够从更宏观、更本质的层面去分析和解决。这本书的名字,对我而言,就像是一张通往计算机科学核心秘密的邀请函,我迫不及待地想在这段知识探索之旅中,收获一份深刻的洞见。

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读完《计算机代数学》的目录,我被书中涵盖的广度和深度深深地震撼了。从基础的数理逻辑和集合论,到抽象代数的各个分支,再到它们在算法设计、密码学、计算几何等领域的具体应用,这本书的脉络清晰而又宏伟。我尤其关注到其中关于“数域的扩张”和“伽罗瓦理论”的部分,这让我对那些看似深不可测的数学理论有了初步的了解。我一直认为,理解这些数学工具的本质,对于深入掌握计算机科学的底层逻辑至关重要。例如,我们在编程中经常会遇到各种数据类型和运算,而数域的扩张理论,或许能够解释为什么不同的数据类型会有不同的行为,以及如何在数学上统一和规范这些运算。而伽罗瓦理论,虽然听起来颇为高深,但我猜测它可能与方程的可解性,或者在更广泛意义上的“可计算性”有着深刻的联系。这本书的编写风格,似乎偏向于严谨的理论阐述,但同时又穿插了大量与计算机科学紧密相关的实例,这正是我想看到的。我期待书中能够详细讲解,例如,如何在计算机中高效地表示和操作这些抽象的代数结构,如何利用代数工具来证明算法的正确性和效率,以及如何将这些理论知识转化为实际的编程解决方案。我希望通过阅读这本书,能够培养出一种更具数学思维的编程习惯,不再仅仅是生搬硬套现有的库函数,而是能够从数学本质上理解问题的根源,从而设计出更 elegant、更 efficient 的算法。这本书的名字,仿佛是对我内心深处求知欲的一次有力召唤,让我渴望在这片未知的数学领域中,寻找到属于自己的那片天地。

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《计算机代数学》这个书名,对我来说,宛如一位神秘的智者,低语着关于数字、符号以及它们之间深邃联系的古老智慧,而这些智慧,竟能驱动着现代的计算机器。我一直以来都对数学理论在技术实现中的应用充满着浓厚的好奇心,而“代数学”这个词,更是让我联想到那些优美而强大的逻辑结构。我非常期待这本书能够深入浅出地阐释,代数学的原理是如何渗透到计算机科学的方方面面。我设想,书中会从最基础的集合论和逻辑开始,逐渐过渡到更复杂的代数结构,例如群、环、域,并详细讲解这些结构在编码理论、密码学、以及形式化验证等领域的具体应用。我尤其希望能看到,书中是如何将抽象的代数概念,例如“同态”和“张量积”,与计算机科学中的具体问题联系起来的。我希望作者能够提供详实的数学证明,并且用易于理解的语言和图示,来解释那些晦涩的数学定理。我期待书中能包含一些实际的算法示例,例如,如何利用代数方法来加速矩阵乘法,或者如何用代数方法来设计更有效的搜索算法。这本书的名字,在我眼中,是一种承诺,承诺将带我领略数学的严谨与计算机的灵动相结合的迷人之处,我迫不及待地想在这段知识的旅程中,发现那些隐藏在代码背后的数学灵魂。

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《计算机代数学》这本书的名字,在我看来,就是一种将抽象思维与工程实践完美结合的宣言。我一直深信,理解计算机科学的底层逻辑,离不开对数学原理的深入掌握,而代数学无疑是其中最核心的部分。我迫切地希望这本书能够为我揭示,代数学的哪些概念和工具,是如何被巧妙地运用在计算机科学的各个领域的。我设想,书中会从最基础的逻辑运算和布尔代数开始,逐步引导读者进入群、环、域等更抽象的代数结构的世界,并详细阐述这些结构在编码理论、密码学、形式化方法等方面的实际应用。我尤其对书中关于“计算代数几何”的部分充满期待,我希望能了解到,代数几何的工具如何能够被用来解决计算机科学中的复杂问题,例如在机器人路径规划或三维建模中。我希望作者能够以清晰的语言、精美的插图和贴切的例子,将那些可能令人望而生畏的数学概念变得易于理解和消化。我希望这本书能够不仅传授知识,更能激发我对数学在计算机科学中应用潜力的更深层次的思考。这本书的名字,在我心中,就像一座灯塔,指引着我在浩瀚的计算机科学海洋中,寻找那些由代数铸就的坚实基石,我渴望在这段航程中,获得无尽的启迪。

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拿到《计算机代数学》这本书,我立刻被它名字中蕴含的深度和广度所吸引。我一直认为,数学是计算机科学的基石,而代数学更是其中不可或缺的核心组成部分。我期待这本书能够为我揭示代数学在计算机科学中扮演的深层角色,以及它如何支撑起我们今天所熟知的各种计算技术。我设想,书中会从最基础的逻辑运算和数理逻辑出发,逐步深入到抽象代数的各个分支,如群论、环论、域论等,并详细阐述这些理论在算法设计、数据结构、以及计算机系统架构等方面的应用。我尤其对书中可能涉及的“计算数论”部分充满期待,我希望能了解素数、模运算等数论概念如何在密码学、哈希函数等领域发挥关键作用。我希望能看到书中能够提供清晰的数学推导,并辅以大量的实际编程示例,让我能够真正理解这些抽象概念是如何转化为实际应用的。例如,我希望能了解,为什么在设计安全协议时,会选择特定的代数结构,或者如何利用代数方法来分析算法的复杂度。我希望这本书能够不仅仅是理论的介绍,更能帮助我培养一种用数学思维来解决计算问题的能力。这本书的名字,就像一位经验丰富的向导,为我指引着通往计算机科学深层原理的道路,我迫不及待地想在这段知识探索之旅中,收获满满。

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我最近入手了一本名为《计算机代数学》的书,我必须承认,这个书名在第一时间就勾起了我的极大兴趣,它传递出一种将抽象数学理论与实际计算技术完美结合的信号。我一直觉得,许多计算机科学中的难题,其根源往往可以追溯到深刻的数学原理。因此,我怀着无比期待的心情,翻开了这本书。我希望这本书能为我揭示代数学是如何成为现代计算机科学的基石的。我设想,书中会从最基础的逻辑和集合论概念入手,逐步深入到群、环、域等抽象代数结构,并详细阐述这些结构在计算机系统设计、算法分析和数据结构等方面的应用。例如,我非常好奇,代数中的“同态”和“同构”概念,是如何体现在计算机程序中的,它们又如何帮助我们理解不同数据结构之间的关系,或者设计出更高效的数据转换算法。我对书中可能涉及的“计算数论”部分尤为关注,因为我认为数论在密码学、哈希函数等领域发挥着至关重要的作用。我希望能在这本书中找到关于大数运算、模运算以及素数性质在计算机算法中的具体应用。同时,我希望作者能够通过大量的实例,将这些抽象的数学概念生动地呈现出来,例如,如何用代数的方法来解释和实现位运算,或者如何利用多项式来解决一些组合优化问题。这本书的名字,就像是一张藏宝图,指引着我去发掘隐藏在计算机科学中的数学宝藏,我迫不及待地想要在这段知识探索之旅中,获得丰厚的回报。

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《计算机代数学》这个书名,在我眼里,就好像是打开了一个关于“逻辑的计算”和“结构的运算”的全新世界。我一直对数学中的抽象概念有着浓厚的兴趣,而“代数学”更是其中最核心、最基础的部分。当它与“计算机”这个词结合时,我立刻感受到了一种强烈的吸引力。我期待这本书能够详细阐述,代数学的哪些理论和工具,能够被直接或间接地应用于计算机科学的各个领域。我设想,书中会从基础的逻辑门电路和布尔代数开始,逐步深入到更复杂的代数结构,如群、环、域,并探讨它们在算法设计、数据表示、以及形式化验证等方面的应用。我特别想了解,代数中的“多项式”和“向量空间”等概念,是如何在计算机图形学、机器学习等领域发挥作用的。我希望书中能够提供清晰的数学推导过程,并辅以大量的实际编程示例,让我能够将理论知识转化为实践能力。例如,我希望能看到如何利用代数方法来优化字符串匹配算法,或者如何通过代数结构来设计更安全的加密协议。我特别关注书中是否会涉及到“计算几何”的部分,因为我一直对用代数方法解决几何问题感到好奇。这本书的名字,给我一种感觉,它不仅仅是在介绍数学理论,更是在教授一种思维方式,一种用数学的眼光来审视和解决计算问题的思维方式,我非常期待能在书中获得这种启发。

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当我看到《计算机代数学》这本书的书名时,我的脑海中立刻浮现出无数与逻辑、计算、以及抽象结构相关的画面。我一直认为,代数学是理解许多计算机科学概念的钥匙,而这本书似乎正是要为我提供这把钥匙。我非常期待书中能够详尽地介绍,代数学的哪些基础理论对于计算机科学至关重要。我设想,书中会从最基本的数理逻辑和集合论入手,逐步深入到抽象代数的各个分支,比如群、环、域,并清晰地阐述这些代数结构在算法设计、数据编码、以及计算机系统验证等方面的应用。我尤其希望能看到,书中是如何将代数中的“同构”和“同态”概念,应用到数据结构的设计和分析上的。我希望书中不仅包含严谨的数学推导,更能通过丰富的实例,将抽象的概念具体化。例如,我希望能看到,如何用代数方法来解释和实现布尔运算,或者如何利用多项式插值来解决曲线拟合问题。我希望通过阅读这本书,能够培养出一种更加深刻的数学洞察力,从而在解决复杂的计算问题时,能够找到更本质、更优雅的解决方案。这本书的名字,对我来说,就像是一个神秘的邀请,邀请我去探索计算机科学中那片由代数构建的广阔而深邃的数学天地,我渴望在这段探索中,获得突破性的理解。

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《计算机代数学》这本书,对我而言,不仅仅是一本技术书籍,更像是一次思想的洗礼。我一直对“计算”这个概念充满好奇,而代数学,作为数学中最基础、最核心的分支之一,在“计算”的理论基石上扮演着怎样的角色,一直是我非常想弄清楚的问题。我猜想,书中会从最基本的算术运算出发,逐步引申到更复杂的代数结构,例如群、环、域,并详细阐述这些结构在计算机科学中的具体应用。我希望书中能够清晰地解释,为什么像矩阵运算、多项式运算这些代数操作,在计算机科学中如此普遍和重要。例如,在图像处理领域,像素数据的变换往往可以看作是矩阵的乘法;在科学计算中,求解方程组则离不开线性代数。我特别期待书中能够深入探讨“计算代数”这个概念,它是否意味着我们能够用代数的方法来描述和解决各种计算问题,甚至设计出更强大的计算模型?书中关于“计算群论”和“计算环论”的章节,更是让我眼前一亮,我猜测这部分内容会涉及到如何利用计算机来研究和应用群和环的性质,比如在密码学中,群的性质对于生成和破解加密算法至关重要。我希望作者能够用生动形象的语言,配合大量的图表和示例,将这些抽象的数学概念转化为易于理解的知识,让我能够真正体会到代数学在计算机科学领域所带来的强大力量。这本书的名字,仿佛是一把钥匙,为我打开了通往计算机科学深层原理的大门,让我迫不及待地想去探索其中的奥秘。

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