Python科学计算

作者: 张若愚著

出版社: 清华大学出版社

出版时间: 2012-01

版次: 1

ISBN: 9787302273608

定价: 98.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 621页

字数: 941千字

正文语种: 简体中文

分类: 计算机与互联网

105人买过

　　《Python科学计算》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《Python科学计算》推荐的运行环境中正常运行。此外，《Python科学计算》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。　　张若愚，毕业于华中理工大学（现华中科技大学）通信工程专业，2004年获日本姬路工业大学（现兵库县立大学）硕士学位。毕业后于日本神户制钢综合研究所从事研究开发工作至今，研究方向为：嵌入式DSP信号处理系统开发，嵌入式MCU控制系统开发，工业控制软件开发，信号处理、数据处理以及生产系统的计算机模拟。在工作中他积极采用Python作为主要编程语言，在数据处理、信号分析、工业控制、算法模拟等领域取得了较好的研究成果。已完成的研究课题有：嵌入式声音分离系统、车载音响设备、超声波探伤系统、压缩机系统的数字模拟等。第1章软件包的安装和介绍
1.1python简介
1.2安装软件包
1.2.1python（x,y）
1.2.2enthoughtpythondistribution（epd）
1.3方便的开发工具
1.3.1ipython
1.3.2spyder
1.3.3wingide
1.4函数库介绍
1.4.1数值计算库
1.4.2符号计算库
1.4.3界面设计
1.4.4绘图与可视化
1.4.5图像处理和计算机视觉

第2章numpy--快速处理数据
2.1ndarray对象
2.1.1创建数组
2.1.2存取元素
2.1.3多维数组
2.1.4结构数组
2.1.5内存结构
2.2ufunc运算
2.2.1四则运算
2.2.2比较和布尔运算
2.2.3自定义ufunc函数
2.2.4广播
2.2.5ufunc函数的方法
2.3多维数组的下标存取
2.3.1下标对象
2.3.2整数数组作为下标
2.3.3一个复杂的例子
2.3.4布尔数组作为下标
2.4庞大的函数库
2.4.1求和、平均值、方差
2.4.2最值和排序
2.4.3多项式函数
2.4.4分段函数
2.4.5统计函数
2.5线性代数
2.5.1各种乘积运算
2.5.2解线性方程组
2.6掩码数组
2.7文件存取
2.8内存映射数组

第3章scipy--数值计算库
3.1常数和特殊函数
3.2优化--optimize
3.2.1最小二乘拟合
3.2.2函数最小值
3.2.3非线性方程组求解
3.3插值--interpolate
3.3.1b样条曲线插值
3.3.2外推和spline拟合
3.3.3二维插值
3.4数值积分--integrate
3.4.1球的体积
3.4.2解常微分方程组
3.5信号处理--signal
3.5.1中值滤波
3.5.2滤波器设计
3.6图像处理--ndimage
3.6.1膨胀和腐蚀
3.6.2hit和miss
3.7统计--stats
3.7.1连续和离散概率分布
3.7.2二项、泊松、伽玛分布
3.8嵌入c语言程序--weave

第4章sympy--符号运算好帮手
4.1从例子开始
4.1.1封面上的经典公式
4.1.2球体体积
4.2数学表达式
4.2.1符号
4.2.2数值
4.2.3运算符和函数
4.3符号运算
4.3.1表达式变换和化简
4.3.2方程
4.3.3微分
4.3.4微分方程
4.3.5积分
4.4其他功能
4.4.1平面几何
4.4.2绘图

第5章matplotlib--绘制精美的图表
5.1快速绘图
5.1.1使用pyplot模块绘图
5.1.2以面向对象方式绘图
5.1.3配置属性
5.1.4绘制多个子图
5.1.5配置文件
5.1.6在图表中显示中文
5.2artist对象
5.2.1artist对象的属性
5.2.2figure容器
5.2.3axes容器
5.2.4axis容器
5.2.5artist对象的关系
5.3坐标变换和注释
5.3.14种坐标系
5.3.2坐标变换的步骤
5.3.3制作阴影效果
5.3.4添加注释
5.4绘图函数简介
5.4.1对数坐标图
5.4.2极坐标图
5.4.3柱状图
5.4.4散列图
5.4.5图像
5.4.6等值线图
5.4.7三维绘图

第6章traits--为python添加类型定义
6.1开发背景
6.2trait属性的功能
6.3trait类型对象
6.4trait的元数据
6.5预定义的trait类型
6.6property属性
6.7trait属性监听
6.8event和button属性
6.9trait属性的从属关系
6.10动态添加trait属性
6.11创建自己的trait类型
6.11.1从traittype继承
6.11.2使用trait（）
6.11.3定义traithandler类

第7章traitsui--轻松制作用户界面
7.1默认界面
7.2用view定义界面
7.2.1外部视图和内部视图
7.2.2多模型视图
7.2.3group对象
7.2.4配置视图
7.3用handler控制界面和模型
7.3.1用handler处理事件
7.3.2controller和uiinfo对象
7.3.3响应trait属性的事件
7.4属性编辑器
7.4.1编辑器演示程序
7.4.2对象编辑器
7.4.3字符串列表编辑器
7.4.4对象列表编辑器
7.5菜单、工具条和状态栏
7.6设计自己的编辑器
7.6.1trait编辑器的工作原理
7.6.2制作matplotlib的编辑器
7.6.3csv数据绘图工具

第8章chaco--交互式图表
8.1面向脚本绘图
8.2面向应用绘图
8.2.1多条曲线
8.2.2plot对象的结构
8.2.3编辑绘图属性
8.2.4容器（container）
8.3添加交互工具
8.3.1平移和缩放
8.3.2选取范围
8.3.3选取数据点
8.3.4套索工具
8.4二次开发
8.4.1用kiva库在数组上绘图
8.4.2enable库的组件
8.4.3设计圆形选择工具
8.4.4制作动画演示

第9章tvtk--数据的三维可视化
9.1流水线（pipeline）
9.1.1显示圆锥
9.1.2用ivtk观察流水线
9.2数据集（dataset）
9.2.1imagedata
9.2.2rectilineargrid
9.2.3structuredgrid
9.2.4polydata
9.3可视化实例
9.3.1切面
9.3.2等值面
9.3.3流线
9.4tvtk的改进
9.4.1tvtk的基本用法
9.4.2trait属性
9.4.3序列化（pickling）
9.4.4集合迭代
9.4.5数组操作

第10章mayavi--更方便的可视化
10.1用mlab快速绘图
10.1.1点和线
10.1.2mayavi的流水线
10.1.3二维图像的可视化
10.1.4网格面
10.1.5修改和控制流水线
10.1.6标量场
10.1.7矢量场
10.2mayavi和tvtk之间的关系
10.2.1显示tvtk流水线
10.2.2两条流水线之间的关系
10.3mayavi应用程序
10.3.1操作流水线
10.3.2命令行和对象浏览器
10.4将mayavi嵌入到界面中

第11章vpython--制作3d演示动画
11.1场景、物体和照相机
11.1.1控制场景窗口
11.1.2控制照相机
11.1.3模型的属性
11.1.4三维模型
11.2制作动画演示
11.2.1简单动画
11.2.2盒子中反弹的球
11.3与场景交互
11.3.1响应键盘事件
11.3.2响应鼠标事件
11.4用界面控制场景
11.5创建复杂模型
11.5.1faces（）的用法
11.5.2读入模型数据

第12章opencv--图像处理和计算机视觉
12.1存储图像数据的mat对象
12.1.1mat对象和numpy数组
12.1.2像素点类型
12.1.3其他数据类型
12.1.4vector类型
12.1.5在图像上绘图
12.2图像处理
12.2.1二维卷积
12.2.2形态学运算
12.2.3填充--floodfill
12.2.4去瑕疵--inpaint
12.3图像变换
12.3.1几何变换
12.3.2重映射--remap
12.3.3直方图统计
12.3.4二维离散傅立叶变换
12.4图像识别
12.4.1用霍夫变换检测直线和圆
12.4.2图像分割
12.4.3用surf进行特征匹配

第13章数据和文件
13.1声音的输入输出
13.1.1读写wav文件
13.1.2用pyaudio播放和录音
13.2视频的输入输出
13.2.1读写视频文件
13.2.2安装视频编码
13.3读写hdf5文件
13.4读写excel文件
13.4.1写excel文件
13.4.2读excel文件

第14章数字信号系统
14.1fir和iir滤波器
14.2fir滤波器设计
14.2.1用firwin（）设计滤波器
14.2.2用remez（）设计滤波器
14.2.3滤波器的级联
14.3iir滤波器设计
14.3.1巴特沃斯低通滤波器
14.3.2双线性变换
14.3.3滤波器的频带转换
14.4数字滤波器的频率响应
14.5二次均衡滤波器设计工具
14.6零相位滤波器
14.7重取样

第15章频域信号处理
15.1fft演示程序
15.1.1fft知识复习
15.1.2合成时域信号
15.1.3三角波fft演示程序
15.2观察信号的频谱
15.2.1窗函数
15.2.2频谱平均
15.2.3谱图
15.3卷积运算
15.3.1快速卷积
15.3.2分段运算
15.4信号处理
15.4.1基本框架
15.4.2频域滤波器
15.4.3频率变调处理
15.4.4用谱图差减法降噪
15.5hilbert变换

第16章用c语言提高计算效率
16.1用ctypes调用dll库
16.2用weave嵌入c++程序
16.2.1weave的工作原理
16.2.2处理numpy数组
16.2.3使用blitz（）提速
16.2.4扩展模块
16.3用cython将python编译成c
16.3.1编译cython程序
16.3.2提高计算效率
16.3.3快速访问numpy数组
16.4用swig创建扩展模块
16.4.1swig的调用方法和实例
16.4.2swig基础
16.4.3swig处理numpy数组

第17章自适应滤波器
17.1自适应滤波器简介
17.1.1系统识别
17.1.2信号预测
17.1.3信号均衡
17.2nlms计算公式
17.3用numpy实现nlms算法
17.3.1系统辨识模拟
17.3.2信号均衡模拟
17.3.3卷积逆运算
17.4用c语言加速nlms运算
17.4.1用swig编写扩展模块
17.4.2用weave嵌入c++程序

第18章单摆和双摆模拟
18.1单摆模拟
18.1.1小角度时的摆动周期
18.1.2大角度时的摆动周期
18.2双摆模拟
18.2.1公式推导
18.2.2微分方程的数值解
18.2.3动画演示

第19章分形几何
19.1mandelbrot集合
19.1.1使用numpy加速计算
19.1.2使用weave加速计算
19.1.3连续的逃逸时间
19.1.4mandelbrot演示程序
19.2迭代函数系统（ifs）
19.2.1二维仿射变换
19.2.2迭代函数系统设计器
19.3l-system分形
19.4分形山脉
19.4.1一维中点移位法
19.4.2二维中点移位法
19.4.3菱形方形算法
内容简介:
　　《Python科学计算》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《Python科学计算》推荐的运行环境中正常运行。此外，《Python科学计算》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。
作者简介:
　　张若愚，毕业于华中理工大学（现华中科技大学）通信工程专业，2004年获日本姬路工业大学（现兵库县立大学）硕士学位。毕业后于日本神户制钢综合研究所从事研究开发工作至今，研究方向为：嵌入式DSP信号处理系统开发，嵌入式MCU控制系统开发，工业控制软件开发，信号处理、数据处理以及生产系统的计算机模拟。在工作中他积极采用Python作为主要编程语言，在数据处理、信号分析、工业控制、算法模拟等领域取得了较好的研究成果。已完成的研究课题有：嵌入式声音分离系统、车载音响设备、超声波探伤系统、压缩机系统的数字模拟等。
目录:
第1章软件包的安装和介绍
1.1python简介
1.2安装软件包
1.2.1python（x,y）
1.2.2enthoughtpythondistribution（epd）
1.3方便的开发工具
1.3.1ipython
1.3.2spyder
1.3.3wingide
1.4函数库介绍
1.4.1数值计算库
1.4.2符号计算库
1.4.3界面设计
1.4.4绘图与可视化
1.4.5图像处理和计算机视觉

第2章numpy--快速处理数据
2.1ndarray对象
2.1.1创建数组
2.1.2存取元素
2.1.3多维数组
2.1.4结构数组
2.1.5内存结构
2.2ufunc运算
2.2.1四则运算
2.2.2比较和布尔运算
2.2.3自定义ufunc函数
2.2.4广播
2.2.5ufunc函数的方法
2.3多维数组的下标存取
2.3.1下标对象
2.3.2整数数组作为下标
2.3.3一个复杂的例子
2.3.4布尔数组作为下标
2.4庞大的函数库
2.4.1求和、平均值、方差
2.4.2最值和排序
2.4.3多项式函数
2.4.4分段函数
2.4.5统计函数
2.5线性代数
2.5.1各种乘积运算
2.5.2解线性方程组
2.6掩码数组
2.7文件存取
2.8内存映射数组

第3章scipy--数值计算库
3.1常数和特殊函数
3.2优化--optimize
3.2.1最小二乘拟合
3.2.2函数最小值
3.2.3非线性方程组求解
3.3插值--interpolate
3.3.1b样条曲线插值
3.3.2外推和spline拟合
3.3.3二维插值
3.4数值积分--integrate
3.4.1球的体积
3.4.2解常微分方程组
3.5信号处理--signal
3.5.1中值滤波
3.5.2滤波器设计
3.6图像处理--ndimage
3.6.1膨胀和腐蚀
3.6.2hit和miss
3.7统计--stats
3.7.1连续和离散概率分布
3.7.2二项、泊松、伽玛分布
3.8嵌入c语言程序--weave

第4章sympy--符号运算好帮手
4.1从例子开始
4.1.1封面上的经典公式
4.1.2球体体积
4.2数学表达式
4.2.1符号
4.2.2数值
4.2.3运算符和函数
4.3符号运算
4.3.1表达式变换和化简
4.3.2方程
4.3.3微分
4.3.4微分方程
4.3.5积分
4.4其他功能
4.4.1平面几何
4.4.2绘图

第5章matplotlib--绘制精美的图表
5.1快速绘图
5.1.1使用pyplot模块绘图
5.1.2以面向对象方式绘图
5.1.3配置属性
5.1.4绘制多个子图
5.1.5配置文件
5.1.6在图表中显示中文
5.2artist对象
5.2.1artist对象的属性
5.2.2figure容器
5.2.3axes容器
5.2.4axis容器
5.2.5artist对象的关系
5.3坐标变换和注释
5.3.14种坐标系
5.3.2坐标变换的步骤
5.3.3制作阴影效果
5.3.4添加注释
5.4绘图函数简介
5.4.1对数坐标图
5.4.2极坐标图
5.4.3柱状图
5.4.4散列图
5.4.5图像
5.4.6等值线图
5.4.7三维绘图

第6章traits--为python添加类型定义
6.1开发背景
6.2trait属性的功能
6.3trait类型对象
6.4trait的元数据
6.5预定义的trait类型
6.6property属性
6.7trait属性监听
6.8event和button属性
6.9trait属性的从属关系
6.10动态添加trait属性
6.11创建自己的trait类型
6.11.1从traittype继承
6.11.2使用trait（）
6.11.3定义traithandler类

第7章traitsui--轻松制作用户界面
7.1默认界面
7.2用view定义界面
7.2.1外部视图和内部视图
7.2.2多模型视图
7.2.3group对象
7.2.4配置视图
7.3用handler控制界面和模型
7.3.1用handler处理事件
7.3.2controller和uiinfo对象
7.3.3响应trait属性的事件
7.4属性编辑器
7.4.1编辑器演示程序
7.4.2对象编辑器
7.4.3字符串列表编辑器
7.4.4对象列表编辑器
7.5菜单、工具条和状态栏
7.6设计自己的编辑器
7.6.1trait编辑器的工作原理
7.6.2制作matplotlib的编辑器
7.6.3csv数据绘图工具

第8章chaco--交互式图表
8.1面向脚本绘图
8.2面向应用绘图
8.2.1多条曲线
8.2.2plot对象的结构
8.2.3编辑绘图属性
8.2.4容器（container）
8.3添加交互工具
8.3.1平移和缩放
8.3.2选取范围
8.3.3选取数据点
8.3.4套索工具
8.4二次开发
8.4.1用kiva库在数组上绘图
8.4.2enable库的组件
8.4.3设计圆形选择工具
8.4.4制作动画演示

第9章tvtk--数据的三维可视化
9.1流水线（pipeline）
9.1.1显示圆锥
9.1.2用ivtk观察流水线
9.2数据集（dataset）
9.2.1imagedata
9.2.2rectilineargrid
9.2.3structuredgrid
9.2.4polydata
9.3可视化实例
9.3.1切面
9.3.2等值面
9.3.3流线
9.4tvtk的改进
9.4.1tvtk的基本用法
9.4.2trait属性
9.4.3序列化（pickling）
9.4.4集合迭代
9.4.5数组操作

第10章mayavi--更方便的可视化
10.1用mlab快速绘图
10.1.1点和线
10.1.2mayavi的流水线
10.1.3二维图像的可视化
10.1.4网格面
10.1.5修改和控制流水线
10.1.6标量场
10.1.7矢量场
10.2mayavi和tvtk之间的关系
10.2.1显示tvtk流水线
10.2.2两条流水线之间的关系
10.3mayavi应用程序
10.3.1操作流水线
10.3.2命令行和对象浏览器
10.4将mayavi嵌入到界面中

第11章vpython--制作3d演示动画
11.1场景、物体和照相机
11.1.1控制场景窗口
11.1.2控制照相机
11.1.3模型的属性
11.1.4三维模型
11.2制作动画演示
11.2.1简单动画
11.2.2盒子中反弹的球
11.3与场景交互
11.3.1响应键盘事件
11.3.2响应鼠标事件
11.4用界面控制场景
11.5创建复杂模型
11.5.1faces（）的用法
11.5.2读入模型数据

第12章opencv--图像处理和计算机视觉
12.1存储图像数据的mat对象
12.1.1mat对象和numpy数组
12.1.2像素点类型
12.1.3其他数据类型
12.1.4vector类型
12.1.5在图像上绘图
12.2图像处理
12.2.1二维卷积
12.2.2形态学运算
12.2.3填充--floodfill
12.2.4去瑕疵--inpaint
12.3图像变换
12.3.1几何变换
12.3.2重映射--remap
12.3.3直方图统计
12.3.4二维离散傅立叶变换
12.4图像识别
12.4.1用霍夫变换检测直线和圆
12.4.2图像分割
12.4.3用surf进行特征匹配

第13章数据和文件
13.1声音的输入输出
13.1.1读写wav文件
13.1.2用pyaudio播放和录音
13.2视频的输入输出
13.2.1读写视频文件
13.2.2安装视频编码
13.3读写hdf5文件
13.4读写excel文件
13.4.1写excel文件
13.4.2读excel文件

第14章数字信号系统
14.1fir和iir滤波器
14.2fir滤波器设计
14.2.1用firwin（）设计滤波器
14.2.2用remez（）设计滤波器
14.2.3滤波器的级联
14.3iir滤波器设计
14.3.1巴特沃斯低通滤波器
14.3.2双线性变换
14.3.3滤波器的频带转换
14.4数字滤波器的频率响应
14.5二次均衡滤波器设计工具
14.6零相位滤波器
14.7重取样

第15章频域信号处理
15.1fft演示程序
15.1.1fft知识复习
15.1.2合成时域信号
15.1.3三角波fft演示程序
15.2观察信号的频谱
15.2.1窗函数
15.2.2频谱平均
15.2.3谱图
15.3卷积运算
15.3.1快速卷积
15.3.2分段运算
15.4信号处理
15.4.1基本框架
15.4.2频域滤波器
15.4.3频率变调处理
15.4.4用谱图差减法降噪
15.5hilbert变换

第16章用c语言提高计算效率
16.1用ctypes调用dll库
16.2用weave嵌入c++程序
16.2.1weave的工作原理
16.2.2处理numpy数组
16.2.3使用blitz（）提速
16.2.4扩展模块
16.3用cython将python编译成c
16.3.1编译cython程序
16.3.2提高计算效率
16.3.3快速访问numpy数组
16.4用swig创建扩展模块
16.4.1swig的调用方法和实例
16.4.2swig基础
16.4.3swig处理numpy数组

第17章自适应滤波器
17.1自适应滤波器简介
17.1.1系统识别
17.1.2信号预测
17.1.3信号均衡
17.2nlms计算公式
17.3用numpy实现nlms算法
17.3.1系统辨识模拟
17.3.2信号均衡模拟
17.3.3卷积逆运算
17.4用c语言加速nlms运算
17.4.1用swig编写扩展模块
17.4.2用weave嵌入c++程序

第18章单摆和双摆模拟
18.1单摆模拟
18.1.1小角度时的摆动周期
18.1.2大角度时的摆动周期
18.2双摆模拟
18.2.1公式推导
18.2.2微分方程的数值解
18.2.3动画演示

第19章分形几何
19.1mandelbrot集合
19.1.1使用numpy加速计算
19.1.2使用weave加速计算
19.1.3连续的逃逸时间
19.1.4mandelbrot演示程序
19.2迭代函数系统（ifs）
19.2.1二维仿射变换
19.2.2迭代函数系统设计器
19.3l-system分形
19.4分形山脉
19.4.1一维中点移位法
19.4.2二维中点移位法
19.4.3菱形方形算法

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