离散数学教程.pptx

《离散数学教程.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《离散数学教程.pptx（292页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一部分 数理逻辑第二部分 集合论第三部分 图论第四部分 抽象代数离散数学第1页/共292页第一部分 数理逻辑数理逻辑是用数学方法研究推理中前提和结论之间的形式关系的学科。推理是由一个或几个判断推出一个新判断的思维形式。数学方法是指建立一套表意符号体系，对具体事物进行抽象的形式研究的方法。第2页/共292页第一章 命题逻辑第二章 一阶谓词逻辑第一部分 数理逻辑第3页/共292页1.1 命题和命题联结词1.2 命题公式及其赋值1.3 等值演算与联结词完备集1.4 析取范式与合取范式1.5 推理的形式结构1.6 自然推理系统P第一章 命题逻辑第4页/共292页1.命题：能判断真假的陈述句。包含两层

2、意思：（1）必须是陈述句。（2）能够确定（分辨）其真值。1.1 命题和命题联结词第5页/共292页1.1 命题和命题联结词第6页/共292页2.命题的真值：判断结果注意：此处不纠缠具体命题的真假问题，只是将其作为数学概念来处理。真值：真用T或1表示，假用F或0表示。3.命题和真值的符号化1.1 命题和命题联结词第7页/共292页1.1 命题和命题联结词第8页/共292页原子命题：不能被分解为更简单的陈述句复合命题：原子命题通过联结词联结而成例：2是有理数是不对的；2是偶素数；2或4是素数；如果2是素数，则3也是素数；2是素数当且仅当3也是素数。p：2是有理数，q：2是偶数，r：2是素数，s：3

3、是素数，t：4是素数。1.1 命题和命题联结词第9页/共292页4、命题联结词p pTFFT1.1 命题和命题联结词第10页/共292页pqp qFFFFTFTFFTTT王化不但成绩好而且品德好。pq：1.1 命题和命题联结词第11页/共292页pqp qFFFFTTTFTTTT1.1 命题和命题联结词开关坏了或灯泡坏了。pq：第12页/共292页例：1.张晓婧爱唱歌或爱听音乐。2.张晓婧是内蒙人或是陕西人。3.张晓婧只能挑选202或203房间。1.1 命题和命题联结词注意：当排斥或两边的情况实际根本不可能同时发生的时候，排斥或也可抽象为。但为了方便起见一般不这样抽象。第13页/共292页pq

4、p qFFTFTTTFFTTT有位父亲对儿子说：“如果我去书店，就一定给你买电脑报“。问：在什么情况下，父亲算失信呢？1.1 命题和命题联结词第14页/共292页注意：“只要p，就q，因为p，所以q”，“p仅当q”，只有q，才p“，”除非q才p“，”除非q，否则非p“都可抽象为pq。p，q可以没有任何内在联系。例：1.如果336，那么雪是白的。2.除非我能工作完成了，我才去看电影。3.只要天下雨，我就回家。4.我回家仅当天下雨。pq的逻辑关系为q是p的必要条件或p是q的充分条件。1.1 命题和命题联结词第15页/共292页pqp qFFTFTFTFFTTT1.1 命题和命题联结词p q的逻辑关

5、系为p与q互为充要条件例：1.3是有理数当且仅当加拿大位于亚洲。2.两圆的面积相等，则他们的半径相等，反之亦然。第16页/共292页pqp qFFFFTTTFTTTF1.1 命题和命题联结词例：今天第一节课上离散数学或数据结构。第17页/共292页例：p：北京比天津人口多 q：224 r：乌鸦是黑色的1.1 命题和命题联结词第18页/共292页5、语句形式化1.1 命题和命题联结词例：2是有理数是不对的；2是偶素数；2或4是素数；如果2是素数，则3也是素数；2是素数当且仅当3也是素数。p：2是有理数，q：2是偶数，r：2是素数，s：3是素数，t：4是素数。p不对；q且r；r或t；如果r，则s；

6、r当且仅当s。第19页/共292页1.1 命题和命题联结词第20页/共292页命题常元：表示具体确定内容的命题。命题变元：表示不确定具体内容的命题。1.2 命题公式及其赋值第21页/共292页1.2 命题公式及其赋值同时约定：（1）最外层的括号可以省去。（2）不影响运算次序的括号也可以省去。第22页/共292页1.2 命题公式及其赋值第23页/共292页1.2 命题公式及其赋值第24页/共292页1.2 命题公式及其赋值第25页/共292页1.2 命题公式及其赋值第26页/共292页1.2 命题公式及其赋值第27页/共292页1.3 命题公式的等值式第28页/共292页基本等值式（A，B，C为

7、任意命题公式）1.3 命题公式的等值式第29页/共292页1.3 命题公式的等值式第30页/共292页因A，B，C可以代入任意的命题公式，故以上等值式称为等值式模式。由已知的等值式推演出另外一些等值式的过程为等值演算。1.3 命题公式的等值式第31页/共292页等值演算的应用：1.验证等值式 2.判定公式的类型 3.解决工作生活中的判断问题1.3 命题公式的等值式甲、已、丙3人根据口音对王教授是哪人进行了判断：甲说：王教授不是苏州人，是上海人 已说：王教授不是上海人，是苏州人 丙说：王教授既不是上海人，也不是杭州人结果3人中有一人全对，一人对一半，一人全错。问王教授是哪人？第32页/共292页

8、联结词的完备集n个命题变元可以形成22n个不同的真值函数对于每个真值函数，都可以找到许多与之等值的命题公式，而每个命题公式对应唯一的与之等值的真值函数。定义.设S是一个联结词集合，如果任何n（n1）元真值 函数都可以由仅含S中的联结词构成的公式表示，则 称S是联结词完备集。第33页/共292页联结词的完备集第34页/共292页1.4 析取范式与合取范式定义：命题变元及其否定统称为文字。仅由有限个文字构成的析取式称为简单（质）析取式。仅由有限个文字构成的合取式称为简单（质）合取式。注意：单个文字既是简单析取式又是简单合取式。讨论：设A为含n个文字的简单析取式 若A中同时含pi和pi，则？若A为永

9、真式，则？第35页/共292页若A为永真式，则A中必同时含有pi和pi，反之亦然。同理有，若A为简单合取式，A为永假式的充要条件是A中同时含有pi和pi。定理1.一个简单析取式是重言式当且仅当它同时含有某 个命题变元及其他的否定。一个简单合取式是矛盾式当且仅当它同时含有某 个命题变元及其他的否定。1.4 析取范式与合取范式第36页/共292页定义：由有限个简单合取式构成的析取式称为析取范式。由有限个简单析取式构成的合取式称为合取范式。析取范式与合取范式称为范式。注意：单个文字、简单析取式、简单合取式都既是析取范 式又是合取范式。1.4 析取范式与合取范式定理2.一个析取范式是矛盾式当且仅当它的

10、每个简单合 取式为矛盾式。一个合取范式是重言式当且仅当它的每个简单析 取式为重言式。第37页/共292页定理3.任一命题公式都存在与之等值的析取范式和合取范式。范式的求法：消去公式中的蕴涵、等价和异或联结词 使用双重否定律和德摩根律，将公式中出现 的否定 词移到命题变元之前。利用分配律、结合律将公式化为合（析）取 范式。范式形式不唯一。1.4 析取范式与合取范式第38页/共292页定义：在含有n个命题变元的简单合（析）取式中，若每个 命题变元和 它的否定式不同时出现，而二者之一必 出现且仅出现一次，且第 i个命题变元或它的否定是 出现在从左算起的第i位上（字典序），称这样的简 单合（析）取式为

11、极小（大）项。性质：n个变元可以形成2n个极小（大）项；每个极小（大）项有且仅有一个成真（假）赋值；每组赋值下仅有一个极小（大）项为真（假）；所有极小（大）项的析（合）取为真（假）；1.4 析取范式与合取范式第39页/共292页将极小项的成真赋值对应的二进制数转化为十进制数为i，将对应的极小项记为mi。将极大项的成假赋值对应的二进制数转化为十进制数为i，将对应的极大项记为Mi。定义：设由n个命题变元构成的析（合）取范式中所有的简 单合（析）取式都是极小（大）项，则称该析取范 式为主析（合）取范式。1.4 析取范式与合取范式定理.任何命题公式都存在与之等值的主析取范式和主合取范 式，并且是唯一的

12、。第40页/共292页1.4 析取范式与合取范式公式法：求析取范式 用同一律补进未出现的命题变元 消去永假或重复出现的变元和极小项 将极小项按下标从小到大排列真值表法：列出公式及各极小项的真值表，将每组赋值下 公式及极小项真值都为真的极小项进行析取。主析取范式的求法：1.公式法2.真值表法第41页/共292页1.4 析取范式与合取范式应用：1.求公式的成真、成假赋值 成真赋值为析取范式中所含极小项的编码的二进制数 成假赋值为合取范式中所含极大项的编码的二进制数由主析取范式可以直接求主合取范式：1求出主析取范式中未包含的极小项 2求出与1中求出的极小项下标相同的极大项 3做2中极大项之合取第42

13、页/共292页1.4 析取范式与合取范式3.判断两公式是否等值 若A，B共含有n个命题变元，按n个命题变元求出A与B的主析取范式A、B，若AB，则AB.2.判断公式的类型 设A含有n个命题变元A为重言式当且仅当A的主析取范式含全部2n个极小项；A为矛盾式当且仅当A的主析取范式不含任何极小项，此 时记为0；A为可满足式当且仅当A的主析取范式中至少含一个极小项。第43页/共292页例：要在A，B，C中挑选2名出国进修，选派时满足下列条件：若A去，则C同去 若B去，则C不能去 若C不去，则A或B可以去问有几种选派方案，分别是什么？4.解决实际问题1.4 析取范式与合取范式第44页/共292页1.5推

14、理的形式结构注意：推理正确实际是排除前提真结论假的情况推理是否正确与前提的排列顺序无关推理正确并不能保证B一定为真第45页/共292页1.5推理的形式结构推理的形式结构第46页/共292页1.5推理的形式结构第47页/共292页例：若下午温度超过30度，则王晓燕必去游泳。若她去游 泳，她就不会去看电影。所以若王晓燕没去看电影，下午温度必超过了30度。p：温度超过30度q：王晓燕去游泳r：王晓燕去看电影1.5推理的形式结构第48页/共292页1.5推理的形式结构第49页/共292页注意：以上都是蕴含式模式若某推理的形式结构与某定律一致，则推理正确成立的等值式可产生两条定律推理定律可产生相应的推理

15、规则1.5推理的形式结构第50页/共292页1.6自然推理系统P定义.一个形式系统I由以下4部分组成：非空的字母表，记作A(I)A(I)中符号构成的合式公式集，记作E(I)E(I)中特殊的公式组成的公理集，记作Ax(I)推理规则集，记作R(I)任给的前提，应用规则得到结论（可能真）任给的公理，应用规则得到结论（永真）第51页/共292页1.6自然推理系统P第52页/共292页1.6自然推理系统P第53页/共292页例：若小王是理科生，则他的数学成绩一定很好。如果 小王不是理科生，他一定是文科生。小王的数学成绩 不好。所以小王是文科生。p：小王是理科生q：小王是文科生r：小王的数学成绩很好1.6

16、自然推理系统P第54页/共292页例：如果小张和小王去看电影，则小李也去看电影。小赵 不去看电影或小张去看电影。小王去看电影。所以，当小赵去看电影时，小李也去。p：小张去看电影q：小王去看电影r：小李去看电影s：小赵去看电影1.6自然推理系统P第55页/共292页2.归谬法将结论的否定作为前提引入，能推出矛盾来，则推理正确例：如果马会飞或羊不吃草，则母鸡就会是飞鸟。如果母 鸡是飞鸟，那么烤熟的鸭子还会跑。烤熟的鸭子不会 跑。所以羊吃草。p：马会飞q：羊吃草r：母鸡是飞鸟s：烤熟的鸭子会跑1.6自然推理系统P第56页/共292页所有的人总是要死的。苏格拉底是人。所以苏格拉底是要死的。p:q:r:

17、第二章 谓词逻辑第57页/共292页第二章 谓词逻辑2.1一阶逻辑命题符号化2.2一阶逻辑公式及解释2.3一阶逻辑等值式与置换规则2.4一阶逻辑前束范式2.5一阶逻辑的推理理论第58页/共292页2.1一阶逻辑命题符号化1.个体词所研究对象中可以独立存在的具体的或抽象的客体（事物）表示具体的或特定的客体表示抽象或泛指的客体个体变项的取值范围称为个体域，用D表示宇宙间一切事物组成的称为全总个体域第59页/共292页2.谓词用来刻划个体词性质及个体词之间相互关系的词2是有理数x是无理数小王与小李同岁x与y具有关系L是有理数是无理数与同岁与具有关系LF：G：H：L：2.1一阶逻辑命题符号化第60页/

18、共292页3.量词：个体词之间的数量关系（1）全称量词 “一切的”，“所有的”，“每一个”，“任意的”，“凡”，“都”记作4.符号化 确定个体域确定个体词、量词和谓词确定联结词2.1一阶逻辑命题符号化第61页/共292页例：所有的人都是要死的。有的人用左手写字。注意：全称量词的特性谓词必须作为蕴涵式的前件引入存在量词的特性谓词必须作为合取式的合取项引入同一命题，不同的个体域符号化的形式可能不同未指明个体域即为全总个体域2.1一阶逻辑命题符号化第62页/共292页例：在美国留学的学生未必都是亚洲人。有的兔子比所有的乌龟跑的快。对任意的整数x，都存在整数y使得xy10。注意：多个量词出现时，顺序一

19、般不能随便换有些命题符号化形式不唯一2.1一阶逻辑命题符号化第63页/共292页2.2一阶逻辑公式及解释第64页/共292页2.2一阶逻辑公式及解释第65页/共292页合式公式也称谓词公式，简称公式2.2一阶逻辑公式及解释第66页/共292页2.2一阶逻辑公式及解释第67页/共292页2.2一阶逻辑公式及解释第68页/共292页2.2一阶逻辑公式及解释第69页/共292页定理.闭式在任何解释下都变成命题。2.2一阶逻辑公式及解释第70页/共292页2.2一阶逻辑公式及解释第71页/共292页定理.重言式的代换实例都是永真式，矛盾式的代换 实例都是矛盾式。2.2一阶逻辑公式及解释第72页/共29

20、2页2.3一阶逻辑等值式与置换规则第一组 命题逻辑中等值式模式的代换实例都是一阶逻 辑的等值式模式第二组 一阶逻辑中特殊的等值式第73页/共292页2.3一阶逻辑等值式与置换规则第74页/共292页D=N，F(x)：x是奇数 G(x)：x是偶数2.3一阶逻辑等值式与置换规则第75页/共292页2.3一阶逻辑等值式与置换规则第76页/共292页2.3一阶逻辑等值式与置换规则第77页/共292页2.4一阶逻辑前束范式为了方便使用谓词公式进行定理证明和逻辑推理，需要把谓词公式变换为便于使用的规范形式，就是范式。第78页/共292页定理1：任一谓词公式都可以化成为与之等值的前束范式。2.4一阶逻辑前束

21、范式第79页/共292页2.4一阶逻辑前束范式第80页/共292页2.5一阶逻辑的推理理论在一阶逻辑中，称永真的蕴涵式为推理定律。若一个推理的形式结构正是某条推理定律，则该推理显然是正确的。第一组 命题逻辑推理定律的代换实例第二组 由基本等值式生成的推理定律第三组 以下重要定律第81页/共292页第四组 消去量词和引入量词的推理规则1、全称量词消去规则（UI）2.5一阶逻辑的推理理论第82页/共292页UI规则成立的条件：（1）取代x的y应为任意不在A(x)中约束出现的个体变项；（2）用y取代A(x)中自由出现的x时，必须将所有的自由出现x都取代；（3）自由变元y也可替换为个体域中任意的个体常

22、元c，c为任意不在A(x)中出现过的个体常项。2.5一阶逻辑的推理理论第83页/共292页含义：如果个体域的所有个体都具有性质A，则个体域中的任一个个体都具有性质A。2、存在量词消去规则（EI）含义：如果个体域存在有性质A的个体，则个体域中必有某一个个体具有性质A。2.5一阶逻辑的推理理论第84页/共292页ES规则成立的条件：（1）c是个体域中使A为真的特定的个体常项；（2）c不曾在A(x)或前面的推导公式中出现过；（3）A（x）中除x外还有其他自由变元时，不能用此规则2.5一阶逻辑的推理理论第85页/共292页3、全称量词引入规则（UG）UG规则成立的条件：（1）y在A（y）中自由出现，且

23、y取任何值时A均为真；（2）x不在A（y）中约束出现。含义：如果个体域的任意个体都具有性质A，则个体域中的所有个体都具有性质A。2.5一阶逻辑的推理理论第86页/共292页4、存在量词引入规则（EG）EG规则成立的条件：（1）c是个体域中某个确定的个体；（2）代替c的x不在A（c）中出现过。含义：如果个体域有某一个个体c具有性质A，则个体域中必存在具有性质A的个体。2.5一阶逻辑的推理理论第87页/共292页定义.一阶逻辑自然推理系统F的定义 1.字母表：同一阶语言的字母表 2.合式公式：同一阶语言合式公式的定义 3.推理规则 a.前提引入规则 b.结论引入规则 c.置换规则 d.假言推理规则

24、 e.附加规则 f.化简规则 g.拒取式规则 h.假言三段论规则 i.析取三段论规则 j.构造性二难规则 k.合取引入规则 l.UI，EI，UG，EG2.5一阶逻辑的推理理论第88页/共292页例7：证明逻辑三段论 所有的人总是要死的。苏格拉底是人。所以苏格拉底是要死的。2.5一阶逻辑的推理理论第89页/共292页2.5一阶逻辑的推理理论例10：如果一个人怕困难就不会获得成功。每一个人或者获得成功或者是失败的。有些人未曾失败过，所以有些人不怕困难。（个体域是人的集合）判断这个推理是否正确。例9：根据前提集合：同事之间总是有工作矛盾的，张平和李明没有工作矛盾，能得出什么结论？第90页/共292页

25、第二部分 集合论第三章 集合代数第四章 二元关系第五章 函数第91页/共292页第三章 集合代数3.1 集合的基本概念3.2 集合的运算3.3 集合恒等式第92页/共292页一、集合的概念集合（set)的含义：一个集合是作为整体识别的、确定的、互相区别的一些事物的聚集（全体或总体等)。构成一个集合的每个事物，成为这个集合中的元素或成员。集合一般用A、B、C表示，集合中的元素用a、b、c表示。但这不是绝对的，因为一个集合可以作为另一个集合的元素。如果x是集合s的一个元素,记作 ;y不是集合s的元素，记作 3.1集合的基本概念第93页/共292页例1：1.偶素数集合。2.二进制的基数集合。3.英文

26、字母的集合。4.全体实数的集合。5.自然数集合。6.整数集合。7.有理数集合。8.素数集合。3.1集合的基本概念第94页/共292页3.1集合的基本概念集合的表示方法:1.列举法（枚举法、外延法）把集合的所有元素（元素较少时）写在一个花括号内;列出足够多的元素（元素很多或无穷时）以反映集合中元素的特征。如例1中的1、2、3、5可分别表示为：20，1a，b，cz，A，B，CZ1，2，3第95页/共292页3.1集合的基本概念2.描述法（概括法）将集合中的元素的性质用一个谓词公式来描述，S=X|P(X),意义为:集合S由且仅由满足为此公式P(X)的对象组成，即 ，当且仅当p(a)为真。如例1中的4

27、、6、7可表示为：3.文氏图用图形图像直观的描述集合之间的相互关系和有关运算。第96页/共292页3.1集合的基本概念几个常见集合的表示符号：N：自然数集合，N=0，1，2，3；I：整数集合；P：素数或质数集合；Q：有理数集合；R：实数集合；C：复数集合；第97页/共292页3.1集合的基本概念集合的特性:A.互异性：一个集合的个元素是可以区分开的，即每一 元素只出现一次。B.无序性：集合中元素排列顺序无关紧要，即集合表示 形式的不唯一性。例2：a，b，c=b，c，a=c，a，b=a，c，b=b，a，c=c，b，a第98页/共292页3.1集合的基本概念C.确定性：任一事物是否属于某一集合，回

28、答是确定的。例3：“好书”的全体，这不构成集合。注意：一个集合是已知的，指的是对任一元素，利用某种方法可以判断它是否是这个集合的元素，而不是把集合的每一个元素都给出来。第99页/共292页3.1集合的基本概念集合的元素可以是任何具体或抽象的事物，包括别的集合，但不能是本集合自身。例4：在一个住着一些人家的偏僻孤岛上，岛上只有一个理发师a，a给且只给岛上所有不能自己理发的人理发。问谁给a理发？第100页/共292页定义1.设A和B是两个集合，若A中的每一个元素都是B的元素，则称A是B的子集，也称B包含A,记作3.1集合的基本概念定义2.设A和B是任意两个集合，若A包含B且B包含A，则称A与B相等

29、，记作A=B.即，二、集合的关系第101页/共292页3.1集合的基本概念定义3.若A是B的子集且 ，则称A为B的真子集，或称B真包含A，记作，B称为A的超集。第102页/共292页集合的相等关系的性质：设A,B,C为3个集合，集合的包含关系的性质:3.1集合的基本概念第103页/共292页定义4.不包含任何元素的集合称为空集，记作或3.1集合的基本概念三、特殊集合第104页/共292页定义4：在一定范围内，如果所有集合均为某一集合的子集，则称该集合为全集，记作E。定义5.集合中元素的个数称为基数或势，用|A|表示。基数是有限数的集合称为有限集，否则称为无限集。全集是相对的，不同的问题有不同的

30、全集，即使是同一个问题也可以取不同的全集。3.1集合的基本概念第105页/共292页3.1集合的基本概念含n个元素的集合简称n元集，其含有k(kn)个元素的子集称为它的k元子集。定义6.由集合S的所有子集组成的集合，称为集合S的幂 集，记作P（S）。表示为：有限集S，|P（S）|=2|S|例：Aa，b，c，d，c第106页/共292页3.2集合的运算一、集合的基本运算第107页/共292页3.2集合的运算定义5.设A A 为集合，A A 的元素的元素构成的集合称为A A的广义并，记作A A 。第108页/共292页3.2集合的运算A A x|z(zA A xz)若A A A1,A2,，An，则

31、A A A1A2 An 定义6.设A A 为非空集合，A A 的所有元素的公共元素构成的集合称为A A的广义交，记作A A 。A A x|z(zA A xz)若A A A1,A2,，An，则A A A1 A2 An 例：Aa，b，c，a，b，e B=a C=a，c，d第109页/共292页集合运算的优先级：高级：广义并、广义交、绝对补、求幂集；同级按从右向左的顺 序进行低级：并、交、相对补和对称差；同级按从左向右的顺序进行3.2集合的运算第110页/共292页3.2集合的运算 文氏图可以用来描述集合间的关系及其运算.在文氏图中,全集用矩形表示,子集用圆形表示,阴影部分表示运算结果的集合.二、文

32、氏图ABBABAB A第111页/共292页3.2集合的运算 A第112页/共292页3.3集合恒等式一、集合运算定律以下列出集合性质中最主要的几条基本定律，对于全集E的任意子集A，B，C，有：第113页/共292页3.3 集合恒等式第114页/共292页1、基本定义法根据集合相等的充要条件等式两边互为子集或由定义进行等价推理。2、公式法利用已证明过的恒等式去证明另外的恒等式。若表达式中出现形为A-B的差集时，用功能完备律先将运算“-”转化为运算“”和“”。二、集合恒等式证明3.3 集合恒等式第115页/共292页3.3 集合恒等式第116页/共292页3.3 集合恒等式第117页/共292页

33、3.3 集合恒等式第118页/共292页小 结集合的概念集合的特性集合的表示方法:列举法、描述法、文氏图集合的运算：并、交、补、差、求幂集合间的关系：包含、相等集合恒等式的证明：定义法、公式法、成员表法第119页/共292页第四章二元关系4.1 有序对与笛卡儿积4.2 二元关系4.3 关系的运算4.4 关系的性质4.5 关系的闭包4.6 划分和等价关系4.7 偏序关系第120页/共292页定义1.由两个具有固定次序的个体a，b组成的序列,称为序偶,记作.其中a,b称为序偶的分量.定义2.设和是两个序偶,若a=c且b=d,则称这两个序偶相等,记作=.区别:集合a,b=b,a=(a=b)4.1 有

34、序对与笛卡儿积第121页/共292页例3:设A=a,b,c,B=1,0,则4.1 有序对与笛卡儿积定义3.设集合A，B，以A的元素作为第一元素，B的元算作为第二元素的有序对构成的集合称为A与B的笛卡儿积，记作AB，符号化为AB=|xAyB性质1.A=，A=第122页/共292页例4:设A=a,b,B=0,1,C=u,v则4.1 有序对与笛卡儿积第123页/共292页4.1 有序对与笛卡儿积第124页/共292页4.1 有序对与笛卡儿积第125页/共292页性质5.若AC BD，则A B CD。4.1 有序对与笛卡儿积其逆命题不成立。A=B=，成立；A，B ，成立；A=且 B ，不成立；A 且B

35、=，不成立。第126页/共292页定义4.由n个具有给定次序的个体a1，a2，an组成的序列，称为有序n元组，记作，其中ai称为第i个分量。=当且仅当ai=bi（i=1，2，3，n）。有序n元组仍然是序偶，即=，an。4.1 有序对与笛卡儿积第127页/共292页定义5.设A1，A2，An是任意的n个集合，所有有序n元组组成的集合，称为集合A1，A2，An的笛卡儿积，并用 表示。其中 （i=1，2，n）4.1 有序对与笛卡儿积第128页/共292页4.2 二元关系定义1.若一个集合满足以下条件之一：（1）集合非空，且它的元素都是有序对（2）集合是空集则称该集合为一个二元关系。一、关系的定义第1

36、29页/共292页4.2 二元关系例2:任意两个集合A,B,若|A|=n,|B|=m,求A到B共有多少不同的二元关系?第130页/共292页4.2 二元关系二、特殊关系第131页/共292页例5.设A=2,3,4,B=2,3,4,5,6,定义A到B的二元关系R:aRb当且仅当a整除b.求R,MRR=，4.2 二元关系三、关系的表示方法第132页/共292页4.2 二元关系一个有限集合A上的关系R还可以用一个称为R的关系图来表示。第133页/共292页4.2 二元关系aaaa dabcde例6：设A=a，b，c，d，e，A上关系R=，则R的关系图为：第134页/共292页例3:设A=1,2,3,

37、4,5,6,B=a,b,c,d,R=,求domR,ranR.解:domR=2,3,4,6ranR=a,b,d4.3 关系的运算第135页/共292页例:1.Z上的关系.3.空关系的逆是空关系.例3中R的逆关系R-1=,4.3 关系的运算第136页/共292页4.3 关系的运算例：1.R1=是的兄弟，R2=是的父亲2.A=1，2，3，4，5，R，S是A上的二元关系R=，S=，第137页/共292页4.3 关系的运算关系是以序偶为元素的集合，故可对关系进行集合的运算以产生新的关系。作为关系，绝对补运算是对全关系而言的。第138页/共292页4.3 关系的运算2.A=1，2，3，4，5，R，S是A上

38、的二元关系R=，S=，由此可知，合成关系不满足交换律，满足结合律。第139页/共292页4.3 关系的运算第140页/共292页定理8.关系矩阵的乘法满足结合律，即MR1（MR2MR3）=（MR1MR2）MR34.3 关系的运算定理9.设R1是一个由A1到A2的关系，R2是一个由A2到A3的关系，Rn是一个由An到An+1的关系（Ai都是有限集）。它们的关系矩阵分别是MR1，MR2，MRn，则合成关系R1R2Rn的关系矩阵MR1R2Rn=MR1MR2MRn。第141页/共292页定义5.设R为A上的关系，n为自然数，则R的n次幂定义为：R0=|xA=IARn+1=RnR4.3 关系的运算幂运算

39、的求解：若R是列举法表示，可进行多次右复合；例：A=a，b，c，d，R=，第142页/共292页例：设A=a，b，c，d，R=，则R0，R2，R3，R4。R0=，R2=，R3=，R4=，4.3 关系的运算第143页/共292页若R用关系矩阵M表示，则Rn的关系矩阵是Mn；若R是用关系图G表示的，则可由G得Rn的关系图G。G与G的顶点集合相同，考察G中每个顶点x，若在G中从x出发经过n步长的路径到达顶点y，则在G中加一条从x到y的边。当把所有顶点都考察完后，就得到G。4.3 关系的运算第144页/共292页4.3 关系的运算定理10.幂运算满足指数定律：Rn Rm=Rn+m （Rn）m=Rmn幂

40、运算的性质：定理11.设A为n元集，R是A上的关系，则存在s、tN，使得Rs=Rt。第145页/共292页4.4 关系的性质定义1.设RAA，若x(xAR)，则称R是自反的；若x(xA R)，则称R是反自反的；若x(xAR)y(yA R)，则称R是非自反的。定义2.设RAA，若xy(x,yA RR)，则称R是A上的对称关系；若xy(x,yA R R x=y)，则称R是A上的反对称关系；否则，则称R是A上的非对称关系。第146页/共292页空关系既是对称的又是反对称的.非空集合上的空关系是反自反的、对称的、反对称的、可传递的。空集合上的空关系则是自反的、反自反的、对称的、反对称的和可传递的。4.

41、4 关系的性质第147页/共292页非空集合上的全关系是自反的、对称的、和可传递的。例2.S=a，b，c，S上的关系R1=，R2=，R3=，例3.在集合S=a，b，c，d上的关系R：，,，判断R的性质。4.4 关系的性质定理.设R是A上的二元关系，那么R是传递的当且仅当RRR。第148页/共292页4.4 关系的性质根据定义可证明下面几个定理是成立的。第149页/共292页4.4 关系的性质第150页/共292页4.4 关系的性质第151页/共292页可能有某种关系，既是对称的，又是反对称的。例4.S=a，b，c，S上的关系R=，某种关系，既不是对称的，也不是反对称的。例5.S上的关系Q=，定

42、理5.设R在A上是反自反的和可传递的，则R必是反对称的。4.4 关系的性质第152页/共292页例6.设A=1，2，3，A上的关系R=和S=都是A上的传递关系。传递性对并运算不一定保持。4.4 关系的性质第153页/共292页关系的闭包运算是关系上的一元运算，他把给出的关系R扩充成一新关系Rc，使Rc具有一定的性质，且进行的扩充又是最小的。4.5 关系的闭包第154页/共292页该定义表明，r（R）（s（R），t（R）是包含R的最小自反（对称，传递）关系。必要性：R=r（R），由定义1（1）知，r（R）是自反的，故R是自反的。4.5 关系的闭包第155页/共292页4.5 关系的闭包第156页

43、/共292页4.5 关系的闭包第157页/共292页4.5 关系的闭包第158页/共292页4.5 关系的闭包第159页/共292页4.5 关系的闭包第160页/共292页4.5 关系的闭包3.IA的自反、对称和传递闭包是什么？4.空关系的自反、对称和传递闭包是什么？例：A=a，b，c，d，R=，第161页/共292页设R、r(R)、s(R)、t(R)的关系矩阵分别为M、Mr、Ms、Mt，则Mr=M+EMs=M+MMt=M+M2+M3+设R、r(R)、s(R)、t(R)的关系矩阵分别为G、Gr、Gs、Gt，则考察G中的每个顶点，若没有环就加上一个，得到Gr；考察G中每条边，若有xi到xj的单向

44、边（ij），则加xj到xi的反向边，得Gs；考察G中每个顶点xi，找出从xi出发的所有2步、3步n步长的路径（n为G中的顶点数）。设路径的终点为xj1、xj2、xjk，若没有从xi到xjl（l=1，2，k)的边，就加上这条边。考察完所有的顶点后，得到Gt。4.5 关系的闭包第162页/共292页4.5 关系的闭包第163页/共292页4.5 关系的闭包第164页/共292页4.5 关系的闭包第165页/共292页4.6 等价关系与划分例：A=1,2,3,4,5,6,7,8，R=|x,yAxy(mod3)第166页/共292页4.6 等价关系与划分第167页/共292页4.6 等价关系与划分第1

45、68页/共292页一个集合的划分往往不是唯一的。4.6 等价关系与划分第169页/共292页4.6 等价关系与划分等价关系与划分一一对应。第170页/共292页4.7 偏序关系第171页/共292页4.7 偏序关系由以上定义可知，在具有偏序关系的集合中任取x、y，有xy、xy、x与y不可比例：A=1,2,3，是A上的整除关系。第172页/共292页盖住关系的关系图称哈斯图.求法:1.省略关系图中每个结点处的自环.2.若xy且y盖住x,将代表y的结点放在代表x的结点之上,并在x与y之间连线,省去有向边的箭头.4.7 偏序关系若xy但y不盖住x，则省去x与y之间的连线。第173页/共292页4.7

46、 偏序关系第174页/共292页4.7 偏序关系第175页/共292页4.7 偏序关系B的最小元一定是B的下界，同时也是B的最大下界。B的最大元一定是B的上界，同时也是B的最小上界。第176页/共292页一般的调度问题可以描述为：给定有穷的任务集T和m台机器，T上存在偏序关系。如果t1t2,那么t1完成以后t2才能开始工作。tT，l(t):表示完成任务t所需的时间 d(t):表示任务t的截止时间。l(t),d(t)Z+设开始时间为0，：T0,1,2,，D表示对任务集T的一个调度方案。(t)：表示任务t的开始时间；D：表示完成所有任务的最终时间4.7 偏序关系第177页/共292页假设每项任务都

47、可以在任何一台机器上进行加工，如果满足下述三个条件，则称其为可行调度tT，（t）l(t)d(t)i,0 i D,|t|t T（t）i （t）l(t)|m t,t T,tt（t）l(t)(t)4.7 偏序关系第178页/共292页第五章 函数5.1 函数的定义与性质5.2 函数的复合与反函数第179页/共292页5.1 函数的定义与性质例1：F1=,F2=,定义2.设F、G为函数，则F=GFGGF.即满足条件：domF=domGxdomF，都F(x)=G(x).第180页/共292页5.1 函数的定义与性质第181页/共292页5.1 函数的定义与性质第182页/共292页5.1 函数的定义与性

48、质第183页/共292页5.1 函数的定义与性质第184页/共292页5.1 函数的定义与性质定义7第185页/共292页单调函数可以定义于一般的偏序集上。每个子集对应一个特征函数，不同的子集则对应不同的特征函数。故而可用特征函数来标记不同的子集。给定集合A和A上的等价关系R，就可以确定一个自然映射，不同的等价关系将确定不同的自然映射。5.1 函数的定义与性质第186页/共292页算法的评价标准：时间复杂度、空间复杂度估计复杂度的方法是：选择一个基本运算，对于给定规模为n的输入，计算算法所做基本运算的次数，将这个次数表示为输入规模的函数。最坏情况下的复杂度w（n）平均情况下的复杂度A（n）算法

49、分析的主要工作就是估计复杂度函数的阶。阶越高，增长越快，算法复杂度越高，效率越低。5.1 函数的定义与性质第187页/共292页5.1 函数的定义与性质第188页/共292页5.2 函数的复合与反函数第189页/共292页5.2 函数的复合与反函数第190页/共292页5.2 函数的复合与反函数第191页/共292页5.2 函数的复合与反函数第192页/共292页第四部分 图论第六章 图的基本概念第七章 一些重要的图第193页/共292页第六章 图的基本概念6.1 图 6.2 通路、回路6.3 图的连通性 6.4 图的矩阵表示6.5 图的运算第194页/共292页用点表示事物，用点之间是否有连

50、线表示事物之间是否有某种关系，这样构成的图，就是图论中的图。二元关系的关系图就是图，与几何学中的图形有本质区别。因此，先看无序积。定义1.设A，B为集合，称a，b|aAbB为A与B的无序积，记作A&B。为方便，将a，b记为（a，b）6.1 图第195页/共292页定义2.图G=是有序二元组，其中V(G)是有限非空集；V中元素称为G的顶点或结点，V称为G的顶点集。E(G)是V(G)中诸顶点之间边或弧的集合，E称为G的边集。图G的边可以是无方向的，用vi，vj表示，称为无向边，只由无向边构成的图G称为无向图。图G的边可以是有方向的，用表示，称为有向边，只由有向边构成的图D称为有向图。6.1 图第1