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用Python做科学计算

2016-04-16 19:23 579 查看
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关于HYRY Studio

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Python是一种面向对象的、动态的程序设计语言。具有非常简洁而清晰的语法,适合于完成各种高层任务。它既可以用来快速开发程序脚本,也可以用来开发大规模的软件。

随着NumPy, SciPy, Matplotlib, Enthought librarys等众多程序库的开发,Python越来越适合于做科学计算、绘制高质量的2D和3D图像。和科学计算领域最流行的商业软件Matlab相比,Python是一门通用的程序设计语言,比Matlab所采用的脚本语言的应用范围更广泛,有更多的程序库的支持。虽然Matlab中的许多高级功能和toolbox目前还是无法替代的,不过在日常的科研开发之中仍然有很多的工作是可以用Python代劳的。

本书将介绍如何用Python开发科学计算的应用程序,除了介绍数值计算之外,我们还将着重介绍如何制作交互式的2D、3D图像;如何设计精巧的程序界面;如何和C语言所编写的高速计算程序结合;如何编写声音、图像处理算法。

阅读本书你需要学习过Python语言的一些基础知识,对面向对象的程序开发有所了解。有关Python语言基础的知识,可以参考:

啄木鸟社区的Python图书概览: http://wiki.woodpecker.org.cn/moin/PyBooks

本书中的所有示例均在Windows XP系统下采用Python(x,y)通过测试。如果你觉得安装众多的Python程序库很麻烦,不妨下载安装Python(x,y)。请阅读:软件包的安装和介绍


基础篇

科学计算所用到的各种库的入门介绍

软件包的安装和介绍

安装软件包
函数库介绍

NumPy-快速处理数据

ndarray对象
ufunc运算
矩阵运算
文件存取

SciPy-数值计算库

最小二乘拟合
函数最小值
非线性方程组求解
B-Spline样条曲线
数值积分
解常微分方程组
滤波器设计
用Weave嵌入C语言

SymPy-符号运算好帮手

封面上的经典公式
球体体积

matplotlib-绘制精美的图表

快速绘图
绘制多轴图
配置文件
Artist对象

Traits-为Python添加类型定义

背景
Traits是什么
动态添加Trait属性
Property属性
Trait属性监听

TraitsUI-轻松制作用户界面

缺省界面
自定义界面
配置视图

Chaco-交互式图表

面向脚本绘图
面向应用绘图

TVTK-三维可视化数据

TVTK使用简介
TVTK的改进

Mayavi-更方便的可视化

用mlab快速绘图
Mayavi应用程序
将Mayavi嵌入到界面中

Visual-制作3D演示动画

场景、物体和照相机
简单动画
盒子中反弹的球

OpenCV-图像处理和计算机视觉

读写图像和视频文件


手册篇

各个库的用户使用手册的翻译

Traits使用手册

traits
traits.ui

Visual使用手册

场景窗口


实战篇

用所学到的东西解决实际问题

声音的输入输出

读写Wave文件
用pyAudio播放和录音
用pyMedia播放Mp3

数字信号系统

FIR和IIR滤波器
FIR滤波器设计
IIR滤波器设计
滤波器的频率响应
二次均衡器设计工具

FFT演示程序

FFT知识复习
合成时域信号
三角波FFT演示程序

频域信号处理

观察信号的频谱
快速卷积
Hilbert变换

Ctypes和NumPy

用ctypes加速计算
用ctypes调用DLL
numpy对ctypes的支持

自适应滤波器和NLMS模拟

自适应滤波器简介
NLMS计算公式
NumPy实现
DLL函数的编写
ctypes的python接口

单摆和双摆模拟

单摆模拟
双摆模拟

分形与混沌

Mandelbrot集合
迭代函数系统(IFS)
L-System分形


附录

关于本书的编写

本书的编写工具
问题与解决方案
ReST使用心得
未解决的问题

最近更新


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