离散数学论文

离散数学论文

　　摘要：起初，集合论主要是对分析数学中的“数集”或几何学中的“点集”进行研究。但是随着科学的发展，集合论的概念已经深入到现代各个方面，成为表达各种严谨科学概念必不可少的数学语言。随着计算机时代的到来，集合的元素已由传统的“数集”和“点集”拓展成包含文字、符号、图形、图表和声音等多媒体信息，构成了各种数据类型的集合。

　　关键词：集合论、计算机、应用

　　1、集合论的历史。

　　集合论是一门研究数学基础的学科。集合论是现代数学的基础，是数学不可或缺的基本描述工具。可以这样讲，现代数学与离散数学的“大厦”是建立在集合论的基础之上的。21世纪数学中最为深刻的活动，就是关于数学基础的探讨。这不仅涉及到数学的本性，也涉及到演绎数学的正确性。数学中若干悖论的发现，引发了数学史上的第三次危机，而这种悖论在集合论中尤为突出。

　　集合论是德国著名数学家康托尔(G.Cantor)于19世纪末创立的。

　　十七世纪数学中出现了一门新的分支：微积分。在之后的一二百年中这一崭新学科获得了飞速发展并结出了丰硕成果。其推进速度之快使人来不及检查和巩固它的理论基础。十九世纪初，许多迫切问题得到解决后，出现了一场重建数学基础的运动。正是在这场运动中，康托尔开始探讨了前人从未碰过的实数点集，这是集合论研究的开端。

　　经历二十余年后，集合论最终获得了世界公认。到二十世纪初集合论已得到数学家们的赞同。数学家们乐观地认为从算术公理系统出发，只要借助集合论的概念，便可以建造起整个数学的大厦。在1900年第二次国际数学大会上，著名数学家庞加莱就曾兴高采烈地宣布“??数学已被算术化了。我们可以说，现在数学已经达到了绝对的严格。”然而这种自得的情绪并没能持续多久。

　　这一仅涉及集合与属于两个最基本概念的悖论如此简单明了以致根本留不下为集合论漏洞辩解的余地。号称“天衣无缝”、“绝对严密”的数学陷入了自相矛盾之中。从此整个数学的基础被动摇了，由此引发了数学史上的第三次数学危机。

　　危机产生后，众多数学家投入到解决危机的工作中去。1908年，德国数学家策梅罗(E.Zermelo)提出公理化集合论，试图把集合论公理化的方法来消除悖论。他认为悖论的出现是由于康托尔沒有把集合的概念加以限制，康托尔对集合的定义是含混的．策梅罗希望简洁的公理能使集合的定义及其具有的性質更为显然。策梅罗的公理化集合论后来演变成ZF或ZFS公理系统。从此原本直观的集合概念被建立在严格的.公理基础之上，从而避免了悖论的出现。这就是集合论发展的第二个阶段：公理化集合论。与此相对应，在1908年以前由康托尔创立的集合论被称为朴素集合论。

　　2、集合论在计算科学中的应用。

　　集合论在计算机科学中的应用集合论包括集合、关系和函数3部分。1)集合集合不仅可以表示数,而且可以像数一样进行运算,还

　　可以用于非数值信息的表示和处理,如数据的增加、删除、排序以及数据间关系的描述,有些很难用传统的数值计算来处理的问题,却可以用集合来处理。因此,集合论在程序语言、数据结构、数据库与知识库、形式语言和人工智能等领域得到了广泛应用。2)关系关系也广泛地应用于计算机科学技术中,例如计算机程序的输入和输出关系、数据库的数据特性关系和计算机语言的字符关系等,是数据结构、情报检索、数据库、算法分析、计算机理论等计算机领域中的良好数据工具。另外,关系中划分等价类的思想也可用于求网络的最小生成树等图的算法中。3)函数函数可以看成是一种特殊的关系,计算机中把输入、输出间的关系看成是一种函数。类似地,在开关理论、自动机原理和可计算性理论等领域中,函数都有极其广泛的应用,其中双射函数是密码学中的重要工具。

　　起初，集合论主要是对分析数学中的“数集”或几何学中的“点集”进行研究。但是随着科学的发展，集合论的概念已经深入到现代各个方面，成为表达各种严谨科学概念必不可少的数学语言。

　　随着计算机时代的到来，集合的元素已由传统的“数集”和“点集”拓展成包含文字、符号、图形、图表和声音等多媒体信息，构成了各种数据类型的集合。集合不仅可以用来表示数及其运算，更可以用来表示和处理非数值信息。数据的增加、删除、修改、排序以及数据间关系的描述等这些很难用传统的数值计算操作，可以很方便地用集合运算来处理。从而集合论在编译原理、开关理论、信息检索、形式语言、数据库和知识库、CAD、CAM、CAI及AI等各个领域得到了

　　广泛的应用，而且还得到了发展，如扎德(Zadeh)的模糊集理论和保拉克(Pawlak)的粗糙集理论等等。集合论的方法已经成为计算科学工作者不可缺少的数学基础知识。

　　参考文献：〔1〕屈婉玲，耿素云，等。离散数学[M]。北京：高等教育出版社，2008。

　　〔2〕KennethH。Rosen。离散数学及其应用[M]。北京：机械工业出版社，2006。

　　〔3〕陈敏，李泽军。离散数学在计算机学科中的应用[J]。电脑知识与技术，2009。

　　〔4〕龚静，王青川。数理逻辑在计算机科学中的应用浅析[J]。青海科技，2004。

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