数学与数论:概览
Published: Thu Feb 19 2026 | Modified: Sat Feb 07 2026 , 1 minutes reading.
数学与数论:逻辑的 DNA
永恒的真理
软件每年都在变,框架每十年就会消亡。但数字的属性在 2500 年间从未改变。如果欧几里得在公元前 300 年找到了一种寻找“最大公约数”的方法,那么这个算法在今天依然是最高效的。
在工程界,我们研究数学不是为了解决“数学题”。我们研究数学是为了解决 信任 (Trust) 和 效率 (Efficiency) 问题。没有数论,就没有 RSA 加密(信任);没有同余运算,就没有哈希表(效率)。
原子的策略
在本章中,我们将审视数字宇宙的构建塊:
| 概念 | 灵魂 / 隐喻 | 代表算法 | 最佳应用场景 |
|---|---|---|---|
| 素性 | 原子 素数是所有数字唯一的构建基石。 | 埃拉托斯特尼筛法 | 密码学 RSA、DH 算法及安全密钥。 |
| 和谐 | 伟大的协调者 寻找两个不同周期之间的共同节奏。 | GCD / 欧几里得算法 | 简化 宽高比、分数简化及定时器。 |
| 循环 | 数字时钟 一个循环往复的世界,将数值保持在边界内。 | 模运算 (Modular) | 哈希与加密 数据分布与隐藏秘密。 |
| 开关 | 总机接线员 使用机器的母语交流:0 和 1。 | 位运算 (Bitwise) | 性能 标志位、压缩及极速计算。 |
数字数学的三大法则
- 精度即生命: 在数学中, 等于 。在计算机中,浮点数误差 () 可能导致火箭坠毁或银行破产。数论研究的是整数,那里的真理是绝对的。
- 大数之墙: 现代安全依赖于一个事实:将两个 1024 位的素数相乘很容易,但反向分解结果几乎是不可能的。
- 循环逻辑: 大多数计算机系统不会通向无穷大,它们是在转圈(模运算)。理解这个“圆”,就是理解机器的关键。
小结
在本章中,我们将剥离 UI、框架和 API,去窥探数字那原始且跳动的逻辑。我们将发现,历史上最古老的算法,往往正是今天我们口袋里最不可或缺的技術。
让我们从宇宙的原子开始:素数。
