Python科学计算

Python科学计算 张若愚 著

Python 科学计算
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本书介绍如何用Python开发科学计算的应用程序,除了介绍数值计算之外,还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,如何与C语言编写的高速计算程序结合,如何编写声音、图像处理算法等内容。书中涉及的Python扩展库包括NumPy、SciPy、SymPy、matplotlib、Traits、TraitsUI、Chaco、TVTK、Mayavi、VPython、OpenCV等,涉及的应用领域包括数值运算、符号运算、二维图表、三维数据可视化、三维动画演示、图像处理以及界面设计等。 书中以大量实例引导读者逐步深入学习,每个实例程序都有详尽的解释,并都能在本书推荐的运行环境中正常运行。此外,本书附有大量的图表和插图,力求减少长篇的理论介绍和公式推导,以便读者通过实例和数据学习并掌握理论知识。
目录 -4   
第1章 软件包的安装和介绍 1   
1.1 Python简介 1   
1.2 安装软件包 2   
1.3 方便的开发工具 3   
1.4 函数库介绍 13   
第2章 NumPy——快速处理数据 16   
2.1 ndarray对象 16   
2.2 ufunc运算 35   
2.3 多维数组的下标存取 48   
2.4 庞大的函数库 54   
2.5 线性代数 65   
2.6 掩码数组 69   
2.7 文件存取 72   
2.8 内存映射数组 75   
第3章 SciPy——数值计算库 79   
3.1 常数和特殊函数 79   
3.2 优化——optimize 81   
3.3 插值——interpolate 88   
3.4 数值积分——integrate 93   
3.5 信号处理——signal 97   
3.6 图像处理——ndimage 100   
3.7 统计——stats 105   
3.8 嵌入C语言程序——weave 112   
第4章 SymPy——符号运算好帮手 115   
4.1 从例子开始 115   
4.2 数学表达式 119   
4.3 符号运算 125   
4.4 其他功能 133   
第5章 matplotlib——绘制精美 的图表 139   
5.1 快速绘图 139   
5.2 Artist对象 152   
5.3 坐标变换和注释 164   
5.4 绘图函数简介 177   
第6章 Traits——为Python添加类型 定义 190   
6.1 开发背景 190   
6.2 Trait属性的功能 192   
6.3 Trait类型对象 196   
6.4 Trait的元数据 198   
6.5 预定义的Trait类型 200   
6.6 Property属性 204   
6.7 Trait属性监听 206   
6.8 Event和Button属性 210   
6.9 Trait属性的从属关系 211   
6.10 动态添加Trait属性 213   
6.11 创建自己的Trait类型 215   
第7章 TraitsUI——轻松制作用户 界面 221   
7.1 默认界面 221   
7.2 用View定义界面 222   
7.3 用Handler控制界面和模型 232   
7.4 属性编辑器 240   
7.5 菜单、工具条和状态栏 252   
7.6 设计自己的编辑器 255   
第8章 Chaco——交互式图表 264   
8.1 面向脚本绘图 264   
8.2 面向应用绘图 265   
8.3 添加交互工具 279   
8.4 二次开发 289   
第9章 TVTK——数据的三维可视化 303   
9.1 流水线(Pipeline) 304   
9.2 数据集(Dataset) 313   
9.3 可视化实例 324   
9.4 TVTK的改进 337   
第10章 Mayavi——更方便的可视化 343   
10.1 用mlab快速绘图 343   
10.2 Mayavi和TVTK之间 的关系 363   
10.3 Mayavi应用程序 367   
10.4 将Mayavi嵌入到界面中 374   
第11章 VPython——制作3D演示 动画 378   
11.1 场景、物体和照相机 378   
11.2 制作动画演示 390   
11.3 与场景交互 393   
11.4 用界面控制场景 397   
11.5 创建复杂模型 400   
第12章 OpenCV——图像处理和计算机 视觉 408   
12.1 存储图像数据的Mat对象 409   
12.2 图像处理 421   
12.3 图像变换 428   
12.4 图像识别 440   
第13章 数据和文件 453   
13.1 声音的输入输出 453   
13.2 视频的输入输出 459   
13.3 读写HDF5文件 465   
13.4 读写Excel文件 469   
第14章 数字信号系统 473   
14.1 FIR和IIR滤波器 473   
14.2 FIR滤波器设计 477   
14.3 IIR滤波器设计 485   
14.4 数字滤波器的频率响应 494   
14.5 二次均衡滤波器设计工具 497   
14.6 零相位滤波器 500   
14.7 重取样 501   
第15章 频域信号处理 505   
15.1 FFT演示程序 505   
15.2 观察信号的频谱 512   
15.3 卷积运算 522   
15.4 信号处理 526   
15.5 Hilbert变换 532   
第16章 用C语言提高计算效率 537   
16.1 用ctypes调用DLL库 537   
16.2 用Weave嵌入C++程序 541   
16.3 用Cython将Python编译 成C 549   
16.4 用SWIG创建扩展模块 555   
第17章 自适应滤波器 571   
17.1 自适应滤波器简介 571   
17.2 NLMS计算公式 573   
17.3 用NumPy实现NLMS算法 575   
17.4 用C语言加速NLMS运算 583   
第18章 单摆和双摆模拟 588   
18.1 单摆模拟 588   
18.2 双摆模拟 592   
第19章 分形几何 599   
19.1 Mandelbrot集合 599   
19.2 迭代函数系统(IFS) 606   
19.3 L-System分形 613   
19.4 分形山脉 616   
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