數(shù)理邏輯(中國高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)(應(yīng)用型)規(guī)劃教材)
定 價:23 元
叢書名:中國高等學校計算機科學與技術(shù)專來規(guī)劃教材
- 作者:張再躍 ,張曉如 著
- 出版時間:2013/9/1
- ISBN:9787302331025
- 出 版 社:清華大學出版社
- 中圖法分類:O141
- 頁碼:135
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《數(shù)理邏輯/中國高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)(應(yīng)用型)規(guī)劃教材》共分7章。第0章緒論,介紹元數(shù)學的形成與發(fā)展,以及元數(shù)學與數(shù)理邏輯之間的關(guān)系,同時簡要說明課程學習的目的和意義;第1章介紹集合論的基礎(chǔ)知識,包括有窮集與無窮集的概念、可數(shù)集與不可數(shù)集的性質(zhì)、集合的基數(shù)、無窮基數(shù)的比較等方面的內(nèi)容;第2章介紹可計算性理論的基本知識,包括計算概念的形成與發(fā)展、算法的基本描述、計算概念的數(shù)學定義、可計算性函數(shù)的基本性質(zhì)等;第3章~第5章是關(guān)于經(jīng)典數(shù)理邏輯的內(nèi)容,包括命題演算和謂詞演算兩個部分,重點介紹邏輯演算以及相關(guān)形式系統(tǒng)的基本性質(zhì),內(nèi)容涉及形式證明、形式推理、形式系統(tǒng)的語法、語義等概念以及邏輯系統(tǒng)的可靠性與充分性等方面的知識;第6章以一階算術(shù)系統(tǒng)為例,介紹基于邏輯系統(tǒng)擴展的數(shù)學應(yīng)用系統(tǒng)的描述方法,最終給出“哥德爾不完備性定理”的證明。在《數(shù)理邏輯/中國高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)(應(yīng)用型)規(guī)劃教材》的附錄中給出了全書的習題解答。
《數(shù)理邏輯/中國高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)(應(yīng)用型)規(guī)劃教材》面向計算機科學與技術(shù)、軟件工程以及相關(guān)專業(yè)的高等院校學生,尤其是高校相關(guān)專業(yè)的高年級本科生及研究生,可以作為教材,也可作為希望了解數(shù)理邏輯基礎(chǔ)知識的高校學生和科研技術(shù)工作者的閱讀材料或參考資料。
應(yīng)用是推動學科技術(shù)發(fā)展的原動力,計算機科學是實用科學,計算機科學技術(shù)廣泛而深入的應(yīng)用推動了計算機學科的飛速發(fā)展。應(yīng)用型創(chuàng)新人才是科技人才的一種類型,應(yīng)用型創(chuàng)新人才的重要特征是具有強大的系統(tǒng)開發(fā)能力和解決實際問題的能力。培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教學理念是教學過程中以培養(yǎng)學生的綜合技術(shù)應(yīng)用能力為主線,理論教學以夠用為度,所選擇的教學方法與手段要有利于培養(yǎng)學生的系統(tǒng)開發(fā)能力和解決實際問題的能力。
隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展,對計算機軟件、計算機網(wǎng)絡(luò)、信息系統(tǒng)、信息服務(wù)和計算機應(yīng)用技術(shù)等專業(yè)技術(shù)方向的人才的需求日益增加,主要包括軟件設(shè)計師、軟件評測師、網(wǎng)絡(luò)工程師、信息系統(tǒng)監(jiān)理師、信息系統(tǒng)管理工程師、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程師、多媒體應(yīng)用設(shè)計師、電子商務(wù)設(shè)計師、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師和計算機輔助設(shè)計師等。如何構(gòu)建應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學體系以及系統(tǒng)框架,是從事計算機教育工作者的責任。為此,中國計算機學會計算機教育專業(yè)委員會和清華大學出版社共同組織啟動了《中國高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)(應(yīng)用型)學科教程》的項目研究。參加本項目的研究人員全部來自國內(nèi)高校教學一線具有豐富實踐經(jīng)驗的專家和骨干教師。項目組對計算機科學與技術(shù)專業(yè)應(yīng)用型學科的培養(yǎng)目標、內(nèi)容、方法和意義,以及教學大綱和課程體系等進行了較深入、系統(tǒng)的研究,并編寫了《中國高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)(應(yīng)用型)學科教程》(簡稱《學科教程》)。《學科教程》在編寫上注意區(qū)分應(yīng)用型人才與其他人才在培養(yǎng)上的不同,注重體現(xiàn)應(yīng)用型學科的特征。在課程設(shè)計中,《學科教程》在依托學科設(shè)計的同時,更注意面向行業(yè)產(chǎn)業(yè)的實際需求。為了更好地體現(xiàn)《學科教程》的思想與內(nèi)容,我們組織編寫了《中國高等學校計算機科學與技術(shù)專業(yè)(應(yīng)用型)規(guī)劃教材》,旨在為計算機專業(yè)應(yīng)用型教學的課程設(shè)置、課程內(nèi)容以及教學實踐起到一個示范作用。本系列教材的主要特點如下:
1. 完全按照《學科教程》的體系組織編寫本系列教材,特別是注意在教材設(shè)置、教材定位和教材內(nèi)容的銜接上與《學科教程》保持一致。
2. 每門課程的教材內(nèi)容都按照《學科教程》中設(shè)置的大綱精心編寫,盡量體現(xiàn)應(yīng)用型教材的特點。
3. 由各學校精品課程建設(shè)的骨干教師組成作者隊伍,以課程研究為基礎(chǔ),將教學的研究成果引入教材中。
4. 在教材建設(shè)上,重點突出對計算機應(yīng)用能力和應(yīng)用技術(shù)的培養(yǎng),注重教材的實踐性。
5. 注重系列教材的立體配套,包括教參、教輔以及配套的教學資源、電子課件等。
高等院校應(yīng)培養(yǎng)能為社會服務(wù)的應(yīng)用型人才,以滿足社會發(fā)展的需要。在培養(yǎng)模式、教學大綱、課程體系結(jié)構(gòu)和教材都應(yīng)適應(yīng)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標。教材體現(xiàn)了培養(yǎng)目標和育人模式,是學科建設(shè)的結(jié)晶,也是教師水平的標志。本系列教材的作者均是多年從事計算機科學與技術(shù)專業(yè)教學的教師,在本領(lǐng)域的科學研究與教學中積累了豐富的經(jīng)驗,他們將教學研究和科學研究的成果融入教材中,增強了教材的先進性、實用性和實踐性。
目前,我們對于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的模式還處于探索階段,在教材組織與編寫上還會有這樣或那樣的缺陷,我們將不斷完善。同時,我們也希望廣大應(yīng)用型院校的教師給我們提出更好的建議! 吨袊叩葘W校計算機科學與技術(shù)專業(yè)(應(yīng)用型)規(guī)劃教材》主編2008年7月數(shù)理邏輯是用數(shù)學方法研究邏輯問題的學科,是基礎(chǔ)數(shù)學的一個重要分支,在計算機科學理論中起著奠基作用。隨著計算機科學與技術(shù)的發(fā)展,計算機在各種領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入,許多與信息技術(shù)密切相關(guān)的學科分支相繼形成,并呈現(xiàn)出不斷擴展和永無止境的發(fā)展趨勢。這種發(fā)展對計算科學理論研究不斷提出新的要求,對數(shù)理邏輯的發(fā)展也起到巨大的促進作用。我們已經(jīng)看到,許多在經(jīng)典數(shù)理邏輯基礎(chǔ)上發(fā)展起來的應(yīng)用邏輯分支,不僅在有關(guān)的信息技術(shù)領(lǐng)域得到重要應(yīng)用,而且已成為相關(guān)學科理論與應(yīng)用的邏輯基礎(chǔ),如作為粗糙集與粒計算理論基礎(chǔ)的模態(tài)邏輯與粒邏輯;作為決策信息系統(tǒng)知識表示與推理理論基礎(chǔ)的決策邏輯;作為語義網(wǎng)知識處理理論基礎(chǔ)的描述邏輯等。因此可以看出,數(shù)理邏輯是一門內(nèi)容豐富、涉及面極廣的學科。
長期以來,作為計算機科學理論與應(yīng)用的基礎(chǔ),數(shù)理邏輯一直是我國高等教育和研究生培養(yǎng)階段計算機科學與技術(shù)專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。然而,作為整個專業(yè)培養(yǎng)計劃中的一門課程,數(shù)理邏輯的學時分配非常有限,因此教學內(nèi)容的組織是數(shù)理邏輯課程施教過程中首先要面臨的問題。不同高校在培養(yǎng)方案制定和課程設(shè)置方面都存在著一定的差異,再結(jié)合學校專業(yè)的特色和學生的學習特點,使得數(shù)理邏輯課程內(nèi)容的組織不盡相同,可謂各具特色。但可以肯定的是,課程教學內(nèi)容的組織與課程目的密切相關(guān)。課程目的通常包括兩個方面,即課程設(shè)置目的和課程教學目的。對數(shù)理邏輯課程來說,課程設(shè)置與課程教學目的可以分別概括為“承上啟下”和“能力培養(yǎng)”。
作為計算機科學與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)計劃中的一門課程,數(shù)理邏輯課程應(yīng)該是一些前置課程,如高等數(shù)學、離散數(shù)學等課程學習的深入,同時又是某些后續(xù)課程,如粗糙集與粒計算、語義網(wǎng)技術(shù)、知識表示與知識推理、形式語言與自動機理論等課程學習的基礎(chǔ);課程教學目的可歸納為知識學習和能力培養(yǎng),所謂知識學習是指作為學科基礎(chǔ)的邏輯知識學習,而能力培養(yǎng)則應(yīng)側(cè)重于思維能力的培養(yǎng),包括抽象思維能力、邏輯思維能力與計算思維能力的培養(yǎng)等。 鑒于此,同時考慮到工科學生的特點,本書在選材上遵循的原則是“至精而不失完整,至簡而不乏基礎(chǔ)”,也就是盡可能多地介紹數(shù)理邏輯相關(guān)知識,并在內(nèi)容組織上盡可能做到精練;同時在內(nèi)容陳述上盡可能做到簡潔,重在思想與方法,為后續(xù)課程學習以及計算機應(yīng)用實踐建立思維基礎(chǔ)。
本書在內(nèi)容組織上包括集合論基礎(chǔ)知識、可計算性理論基礎(chǔ)知識和經(jīng)典數(shù)理邏輯3個部分,其中集合論基礎(chǔ)部分著重介紹可數(shù)集與不可數(shù)集的概念,并運用集合的基數(shù)以及基數(shù)的比較等有關(guān)知識,闡述“無窮可比”的思想,目的在于擴展學生的思維空間,深化學生對計算機有窮空間的認識;可計算性理論基礎(chǔ)部分以遞歸函數(shù)、圖靈計算和理想計算機為對象,從多個角度給出“計算”概念的精確描述,目的在于幫助學生深入了解“計算”的本質(zhì),并對計算機的計算“行為”與“能力”有一個充分認識;經(jīng)典邏輯部分包括命題邏輯和謂詞邏輯,著力于形式系統(tǒng),重點介紹形式證明、形式推理,形式系統(tǒng)的語法、語義等概念,以及邏輯系統(tǒng)的可靠性與充分性等方面的知識,并以一階算術(shù)系統(tǒng)為例介紹邏輯系統(tǒng)的擴展方法,旨在幫助學生了解和掌握形式化方法,以此為工具更好地開展計算機基礎(chǔ)理論研究和計算機程序分析、設(shè)計與開發(fā)工作。為了讓學生能夠更好地理解和掌握課程學習的主要內(nèi)容,并能得到比較扎實的數(shù)理邏輯的訓練,同時也考慮課程施教方便,本書在內(nèi)容陳述上盡可能做到直觀簡潔,多采用條目方式使概念一目了然,而不拘泥于“復(fù)雜的證明與個別的技巧”,重在思想與方法,運用“即述即注”方式,幫助學生準確地理解和把握相關(guān)的概念與知識,正確地掌握有關(guān)方法和技術(shù)。此外,本書中還編入了一些有關(guān)數(shù)理邏輯知識背景的材料,概括性地敘述各部分內(nèi)容的形成與發(fā)展過程,闡述了許多著名邏輯學家的重要思想,以及為學科的建立與發(fā)展所做出的杰出貢獻,這對加深學生對本學科的認識,提高學生的素養(yǎng)無疑會起到積極的作用。
本書的內(nèi)容主要取自于格林(Kleene)的《元數(shù)學導(dǎo)論》S.C.Kleene(美)著. 元數(shù)學導(dǎo)論. 莫紹揆譯. 北京: 科學出版社, 1985.和漢密爾頓(Hamilton)的《數(shù)學家的邏輯》A.G.Hamilton. Logic for mathematicians. London: Cambridge University Press, 1978. 兩本著名著作,同時收納了顧蘭德(Gutland)的《可計算性》N.Gutland. Computability: An introduction to recursive function theory. London: Cambridge University Press, 1980. 一書的部分內(nèi)容,并根據(jù)課程教學需要對所選取的內(nèi)容和表示形式進行了精簡、編輯、統(tǒng)一與整合。此外,書中有關(guān)知識背景的介紹參閱了網(wǎng)絡(luò)提供的大量素材,盡管有些素材的準確性與嚴格性尚待進一步考證,但大量的網(wǎng)絡(luò)信息的確為我們更好地了解相關(guān)知識的產(chǎn)生與發(fā)展以及科學家們的貢獻提供了很好的幫助。
在十多年數(shù)理邏輯課程教學實踐中,作者一直使用講稿施教,教學內(nèi)容也根據(jù)需要不斷調(diào)整,先后在經(jīng)典邏輯的基礎(chǔ)上增加了集合論基礎(chǔ)知識和可計算性理論基礎(chǔ)知識方面的內(nèi)容。隨著研究生招生規(guī)模的不斷擴大,個別講授已變成了班級授課,因此在講稿的基礎(chǔ)上整理成書,以教材的形式出版。在此過程中,江蘇科技大學研究生部對本課程進行了教材立項建設(shè)并給予了經(jīng)費資助,洪志強同學完成本書的文字錄入,在此一并表示誠摯的感謝。
限于作者的水平,書中的缺點甚至錯誤在所難免,誠請讀者批評指正。
作者 2013年7月
緒論
第1章 集合論基礎(chǔ)
1.1 可數(shù)集
1.1.1 映射
1.1.2 可數(shù)集的概念
1.1.3 可數(shù)集概念的延伸
1.2 康拓爾對角線方法
1.2.1 波爾查諾的無窮觀
1.2.2 康拓爾的證明
1.2.3 自然數(shù)集的冪集(N)
1.3 基數(shù)
1.3.1 基數(shù)的概念
1.3.2 基數(shù)大小關(guān)系性質(zhì)
1.4 自然數(shù)與有窮集
1.4.1 集合論觀點下的自然數(shù) 緒論
第1章 集合論基礎(chǔ)
1.1 可數(shù)集
1.1.1 映射
1.1.2 可數(shù)集的概念
1.1.3 可數(shù)集概念的延伸
1.2 康拓爾對角線方法
1.2.1 波爾查諾的無窮觀
1.2.2 康拓爾的證明
1.2.3 自然數(shù)集的冪集(N)
1.3 基數(shù)
1.3.1 基數(shù)的概念
1.3.2 基數(shù)大小關(guān)系性質(zhì)
1.4 自然數(shù)與有窮集
1.4.1 集合論觀點下的自然數(shù)
1.4.2 有窮集與有窮基數(shù)
1.5 無窮集與N。
1.5.1 最小的無窮量
1.5.2 無窮集的肚量
1.6 更高的超窮基數(shù)
1.6.1 冪集的基數(shù)
1.6.2 關(guān)于冪集的康拓爾定理
1.6.3 其他超窮集的基數(shù)
1.6.4 連續(xù)統(tǒng)與連續(xù)統(tǒng)假設(shè)
本章習題
第2章 可計算性理論基礎(chǔ)
2.1 計算概念的形成與發(fā)展
2.1.1 計算概念的初識——抽象思維的進步
2.1.2 計算概念的定義——計算本質(zhì)的揭示
2.1.3 計算概念的發(fā)展——計算方式的進化
7.2 算法與能行過程
2.2.1 算法概念的由來
2.2.2 算法概念的描述
2.2.3 能行過程與可計算性
2.2.4 停機問題
2.3 可計算性概念的數(shù)學描述
2.3.1 遞歸函數(shù)
2.3.2 圖靈機與圖靈可計算函數(shù)
2.4 理想計算機
2.4.1 URM模型與指令系統(tǒng)
2.4.2 URM可計算函數(shù)
本章習題
第3章 形式命題演算
3.1 命題與命題演算形式系統(tǒng)
3.1.1 命題的概念
3.1.2 命題的表示與翻譯
3.1.3 命題演算形式系統(tǒng)
3.2 命題演算形式推理
3.2.1 命題演算形式證明與定理
3.2.2 相對證明與演繹定理
3.3 命題公式的等價與替換
3.3.1 等價命題公式
3.3.2 等價命題替換定理
3.4 對偶命題公式
3.4.1 命題公式的對偶式
3.4.2 對偶原則
3.5 形式系統(tǒng)再認識
3.5.1 形式系統(tǒng)理論
3.5.2 形式系統(tǒng)L的簡化
3.6 形式系統(tǒng)的進一步討論
3.6.1 賦值與重言式
3.6.2 L的可靠性定理
3.6.3 L的充分性定理
本章習題
第4章 謂詞演算
4.1 謂詞表達式
4.1.1 謂詞與量詞
4.1.2 謂詞表達式與翻譯
4.2 一階語言
4.2.1 一階語言g與謂詞公式
……
第5章 謂詞演算形式系統(tǒng)
第6章 一階算術(shù)形式系統(tǒng)與哥德爾不完備性定理
附錄A 習題解答
參考文獻