离散数学漫谈
作为一门数学学科,离散数学拥有数学的一切美妙性质;作为计算机专业的基础,她又有自己的特点。
离散数学,粗略地讲,是研究有离散结构的系统的学科。这一点,笔者认为,她和微积分恰好是相对的。由于计算机无论多么先进,都只能处理有限的离散数据,正因为如此,才使得离散数学和计算机有了莫大的联系。那么,是不是所有研究离散结构的数学都归于离散数学呢?
基于各种原因,许多具有离散结构的数学,并不一定属于离散数学。离散数学可以说是和计算机一起发展起来的学科,是一门新兴的学科,对于究竟什么属于离散数学,人们也没有完全一致的看法。如同我们的课本,把数理逻辑、集合论、群论、图论都归为离散数学。另外,不少学者把组合学、计数、排列也归为离散数学。其实,数学本一家,精确划分没有必要。但笔者认为,离散数学的核心应是组合数学和图论。
虽说离散数学是一门新兴的学科,但她的各个分支却都历史悠久。
数学推理与逻辑之间,有着密切的联系,早在两千多年前的古希腊,就有了逻辑学的萌芽。不过那时的逻辑称为古典逻辑,属于哲学的范畴。数理逻辑诞生于十九世纪中叶,源于古典逻辑。
群论诞生于十九世纪二十年代,由法国天才数学家伽罗华创立。有趣的是,他创立群论的目的是为了解决高次方程求根问题,如果他知道群论与现代的计算机学科联系如此紧密,一定会惊叹不已。
图论最早起源于一些数学游戏,相信对数学感兴趣的同学一定都听说过哥尼斯堡的七桥问题。图论与几何不同,几何讨论图的长短大小,而图论是讨论图的边和顶点之间的位置关系,正因为如此,莱布尼兹把她称为“ 位置几何学 ”。图论的问题非常有趣,往往答案很简单,但却非常非常难以想到。尤其是其分支拓扑学,更是如此。你知道九联环也是图论问题吗?前不久有些同学在玩,相信对它的难度已经略知一二了。
因为如此,图论也是同学们要感兴趣的一门学科。集合论起源于十六世纪末期,开始是为了追寻微积分的坚实基础,后来,德国的数学家康托教授发表了一系列有关集合论的文章,奠定了集合论的基础,集合论也从此发展起来。现在,集合论已经渗透到泛函、概率、函数论等各门学科。组合数学就是大家从高中开始学的排列组合,它与古典概率论的联系也非常紧密。
离散数学和其它的数学分支比较起来,很多问题很容易理解,而解决的方法也许很简单,也许很难。很多人由於这些特点而喜欢它,也有人因此而看不起它。欣赏它也好,鄙视它也罢,我们都离不开它。十八、十九世纪的工业革命依赖於也促进了微积分的发展。二十、二十一世纪的信息革命则依赖於也正促进著离散数学的发展。随著计算机科学的发展,离散数学将扮演越来越重要的角色。
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