离散数学在计算机科学中的应用离散数学(Discrete mathematics)的定义是研究离散量的结构及其相互关系的数学学科,是现代数学的一个重要分支它在各学科领域,特别在计算机科学与技术领域有着广泛的应用,同时离散数学也是计算机专业的许多专业课程,如程序设计语言、数据结构、操作系统、编译技术、人工智能、数据库、算法设计与分析、理论计算机科学基础等必不可少的先行课程通过离散数学的学习,不但可以掌握处理离散结构的描述工具和方法,为后续课程的学习创造条件,而且可以提高抽象思维和严格的逻辑推理能力,为将来参与创新性的研究和开发工作打下坚实的基础 由于数字电子计算机是一个离散结构,它只能处理离散的或离散化了的数量关系, 因此,无论计算机科学本身,还是与计算机科学及其应用密切相关的现代科学研究领域,都面临着如何对离散结构建立相应的数学模型;又如何将已用连续数量关系建立起来的数学模型离散化,从而可由计算机加以处理1 离散数学在关系数据库中的应用 关系数据库中的数据管理系统向用户提供使用的数据库语言称为数据子语言,它是以关系代数或谓词逻辑中的方法表示由于用这种数学的方法去表示,使得对这些语言的研究成为对关系代数或逻辑谓词的研究,优化语言的表示变成为对关系代数与谓词逻辑的化简问题。
由于引入了数学表示方法,使得关系数据库具有比其它几种数据库较为优越的条件正因为如此关系数据库迅速发展成为一种很有前途、很有希望的数据库另外,离散数学中的笛卡儿积是一个纯数学理论,是研究关系数据库的一种重要方法,显示出不可替代的作用不仅为其提供理论和方法上的支持,更重要的是推动了数据库技术的研究和发展关系数据模型建立在严格的集合代数的基础上,其数据的逻辑结构是一个由行和列组成的二维表来描述关系数据模型在研究实体集中的域和域之间的可能关系、表结构的确定与设计、关系操作的数据查询和维护功能的实现、关系分解的无损连接性分析、连接依赖等问题都用到二元关系理论2 离散数学在数据结构中的应用计算机要解决一个具体问题,必须运用数据结构知识对于问题中所处理的数据,必须首先从具体问题中抽象出一个适当的数学模型,然后设计一个解此数学模型的算法,最后编出程序,进行测试、调整直至得到问题的最终解答而寻求数学模型就是数据结构研究的内容寻求数学模型的实质是分析问题,从中提取操作的对象,并找出这些操作对象之间含有的关系,然后用数学的语言加以描述数据结构中将操作对象间的关系分为四类:集合、线性结构、树形结构、图状结构或网状结构。
数据结构研究的主要内容是数据的逻辑结构,物理存储结构以及基本运算操作其中逻辑结构和基本运算操作来源于离散数学中的离散结构和算法思考离散数学中的集合论、关系、图论、树四个章节就反映了数据结构中四大结构的知识如集合由元素组成,元素可理解为世上的客观事物关系是集合的元素之间都存在某种关系例如雇员与其工资之间的关系图论是有许多现代应用的古老题目伟大的瑞士数学家列昂哈德·欧拉在18 世纪引进了图论的基本思想,他利用图解决了有名的哥尼斯堡七桥问题还可以用边上带权值的图来解决诸如寻找交通网络里两城市之间最短通路的问题而树反映对象之间的关系,如组织机构图、家族图、二进制编码都是以树作为模型来讨论3 离散数学在编译原理中的应用编译程序是计算机的一个十分复杂的系统程序一个典型的编译程序一般都含有八个部分:词法分析程序、语法分析程序、语义分析程序、中间代码生成程序、代码优化程序、目标代码生成程序、错误检查和处理程序、各种信息表格的管理程序离散数学里的计算模型章节里就讲了三种类型的计算模型:文法、有限状态机和图灵机具体知识有语言和文法、带输出的有限状态机、不带输出的有限状态机、语言的识别、图灵机等短语结构文法根据产生式类型来分类:0 型文法、1 型文法、2 型文法、3 型文法。
以上这些在离散数学里讲述到的知识点在编译原理的词法分析及语法分析中都会用到因此,离散数学也是编译原理的前期基础课程5 离散数学在人工智能中的应用在人工智能的研究与应用领域中,逻辑推理是人工智能研究中最持久的子领域之一逻辑是所有数学推理的基础,对人工智能有实际的应用采用谓词逻辑语言的演绎过程的形式化有助于我们更清楚地理解推理的某些子命题逻辑规则给出数学语句的准确定义离散数学中数学推理和布尔代数章节中的知识就为早期的人工智能研究领域打下了良好的数学基础许多非形式的工作,包括医疗诊断和信息检索都可以和定理证明问题一样加以形式化[8]因此,在人工智能方法的研究中定理证明是一个极其重要的论题在这里,推理机就是实现(机器)推理的程序它既包括通常的逻辑推理,也包括基于产生式的操作推理机是使用知识库中的知识进行推理而解决问题的所以推理机也就是专家的思维机制,即专家分析问题、解决问题的方法的一种算法表示和机器实现6 离散数学在计算机硬件设计中的应用 数字逻辑作为计算机的一个重要理论,在很大程度上起源于离散数学的数理逻辑中的命题与逻辑演算,其在计算机硬件设计中的应用更为突出利用命题中各关联词的运算规律把又电平表示的各信号之间的运算于二进制数之间的运算联系起来,使得我们可以用与非门或者用或非门来解决电路设计问题,使得整个设计过程更加直观、系统化。
数理逻辑在程序设计中起到花间的作用,当一个程序初稿拿出来以后,如果我们想分析一下其中是否有冗余存在,这时就用到了离散数学中命题演算的基本等式7 离散数学在计算机纠错码中的应用计算机中,常常需要将二进制数字信号进行传递这种传递的距离近则数米、数毫米,远则超过数千公里在传递过程中,由于存在各种干挠,常常会使二进制信号产生失真现象而利用离散数学的集合论、群论和数理逻辑来分析研究计算机纠错码的纠错能力,是离散数学在计算机科学中的一个重要应用方面8 离散数学在其他方面的应用 对谓词演算公理系统的研究使得美国数理逻辑学家罗宾逊于1965 年创立了“消解原理”的算法,在此算法的基础上,法国马赛大学的柯尔密勒设计并实现了一种基于谓词演算的逻辑程序设计语言PROLOG(programming in logic) ,该语言不久即在众多计算机上得以实现. 这样一来,现实世界中的问题只要能用谓词演算公理系统方式表示出来,就可以将它写成PROLOG程序,然后在计算机上得以实现 综上所述,离散数学不仅是计算机技术迅猛发展的支撑学科,更是提高学生逻辑思维能力、创造性思维能力以及形式化表述能力的动力源,离散数学课程所传授的思想和方法,广泛地体现在计算机科学技术及相关专业的诸领域,从科学计算到信息处理,从理论计算机科学到计算机应用技术,从计算机软件到计算机硬件,从人工智能到分布式系统,无不与离散数学密切相关[2,3]。
在现代计算机科学中,如果不了解离散数学的基本内容,则在计算机科学中就寸步难行了A论坛,西南大学教育网论坛,北语课程论坛,数学论坛,参考文献:《离散数学》——百度百科《离散数学在计算机纠错码中的应用》——陶跃《离散数学在计算机科学中的应用》——陈敏,李泽民《浅析离散数学在计算机科学中的应用》——齐齐哈尔大学学报《浅析离散数学在计算机科学中的应用》——王蕾,李永华总黄酮生物总黄酮是指黄酮类化合物,是一大类天然产物,广泛存在于植物界,是许多中草药的有效成分在自然界中最常见的是黄酮和黄酮醇,其它包括双氢黄(醇)、异黄酮、双黄酮、黄烷醇、查尔酮、橙酮、花色苷及新黄酮类等简介 近年来,由于自由基生命科学的进展,使具有很强的抗氧化和消除自由基作用的类黄酮受到空前的重视类黄酮参与了磷酸与花生四烯酸的代谢、蛋白质的磷酸化、钙离子的转移、自由基的清除、抗氧化活力的增强、氧化还原作用、螯合作用和基因的表达它们对健康的好处有:( 1 ) 抗炎症 ( 2 ) 抗过敏 ( 3 ) 抑制细菌 ( 4 ) 抑制寄生虫 ( 5 ) 抑制病毒 ( 6 ) 防治肝病 ( 7 ) 防治血管疾病 ( 8 ) 防治血管栓塞 ( 9 ) 防治心与脑血管疾病 ( 10 ) 抗肿瘤 ( 11 ) 抗化学毒物 等。
天然来源的生物黄酮分子量小,能被人体迅速吸收,能通过血脑屏障,能时入脂肪组织,进而体现出如下功能:消除疲劳、保护血管、防动脉硬化、扩张毛细血管、疏通微循环、活化大脑及其他脏器细胞的功能、抗脂肪氧化、抗衰老 近年来国内外对茶多酚、银杏类黄酮等的药理和营养性的广泛深入的研究和临床试验,证实类黄酮既是药理因子,又是重要的营养因子为一种新发现的营养素,对人体具有重要的生理保健功效目前,很多著名的抗氧化剂和自由基清除剂都是类黄酮例如,茶叶提取物和银杏提取物葛根总黄酮在国内外研究和应用也已有多年,其防治动脉硬化、治偏瘫、防止大脑萎缩、降血脂、降血压、防治糖尿病、突发性耳聋乃至醒酒等不乏数例较多的临床报告从法国松树皮和葡萄籽中提取的总黄酮 " 碧萝藏 "-- (英文称 PYCNOGENOL )在欧洲以不同的商品名实际行销应用 25 年之久,并被美国 FDA 认可为食用黄酮类营养保健品,所报告的保健作用相当广泛,内用称之为 " 类维生素 " 或抗自由基营养素,外用称之为 " 皮肤维生素 " 进一步的研究发现碧萝藏的抗氧化作用比 VE 强 50 倍,比 VC 强 20 倍,而且能通过血脑屏障到达脑部,防治中枢神经系统的疾病,尤其对皮肤的保健、年轻化及血管的健康抗炎作用特别显著。
在欧洲碧萝藏已作为保健药物,在美国作为膳食补充品(相当于我国的保健食品),风行一时随着对生物总黄酮与人类营养关系研究的深入,不远的将来可能证明黄酮类化合物是人类必需的微营养素或者是必需的食物因子性状:片剂 功能主治与用法用量 功能主治:本品具有增加脑血流量及冠脉血流量的作用,可用于缓解高血压症状(颈项强痛)、治疗心绞痛及突发性耳聋,有一定疗效 用法及用量:口服:每片含总黄酮60mg,每次5片,1日3次 不良反应与注意 不良反应和注意:目前,暂没有发现任何不良反应. 洛伐他丁【中文名称】: 洛伐他丁 【英文名称】: Lovastatin 【化学名称】:(S)-2-甲基丁酸-(1S,3S,7S,8S,8aR)-1,2,3,7,8,8a-六氢-3,7-二甲基 -8-[2-(2R,4R)-4-羟基-6氧代-2-四氢吡喃基]-乙基]-1-萘酯 【化学结构式】: 洛伐他丁结构式【作用与用途】洛伐他丁胃肠吸收后,很快水解成开环羟酸,为催化胆固醇合成的早期限速酶(HMG-coA还原酶)的竞争性抑制剂可降低血浆总胆固醇、低密度脂蛋白和极低密度脂蛋白的胆固醇含量。
亦可中度增加高密度脂蛋白胆固醇和降低血浆甘油三酯可有效降低无并发症及良好控制的糖尿病人的高胆固醇血症,包括了胰岛素依赖性及非胰岛素依赖性糖尿病 【 用法用量】口服:一般始服剂量为每日 20mg,晚餐时1次顿服,轻度至中度高胆固醇血症的病人,可以从10mg开始服用最大量可至每日80mg 【注意事项】①病人既往有肝脏病史者应慎用本药,活动性肝脏病者禁用②副反应多为短暂性的:胃肠胀气、腹泻、便秘、恶心、消化不良、头痛、肌肉疼痛、皮疹、失眠等③洛伐他丁与香豆素抗凝剂同时使用时,部分病人凝血酶原时间延长使用抗凝剂的病人,洛伐他丁治疗前后均应检查凝血酶原时间,并按使用香豆素抗凝剂时推荐的间期监测他汀类药物 他汀类药物(statins)是羟甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶抑制剂,此类药物通过竞争性抑制内源性胆固醇合成限速酶(HMG-CoA)还原酶,阻断细胞内羟甲戊酸代谢途径,使细胞内胆固醇合成减少,从而反馈性刺激细胞膜。