Python科學計算

目錄

第1章魅力的Python

1．1Python編程環境

1．1．1Python安裝

1．1．2pip安裝第三方庫

1．1．3編譯器Jupyter

1．1．4IDLE環境

1．1．5數學計算

1．1．6Python編輯器

1．1．7第一個Python程序

1．1．8函數和字符串

1．2Python基礎語法

1．2．1保留字

1．2．2註釋

1．2．3行與縮進

1．2．4多行語句

1．2．5格式化輸出

1．2．6導入數據

1．3變量與賦值語句

1．4運算符

1．4．1算術運算符

1．4．2比較運算符

1．4．3賦值運算符

1．4．4位運算符

1．4．5邏輯運算符

1．4．6成員運算符

1．4．7身份運算符

1．5練習

第2章Python的進階

2．1常用函數

2．1．1數據類型轉換函數

2．1．2常用數學函數

2．1．3隨機數函數

2．1．4時間函數

2．2字符串的深入學習

2．2．1字符的相關方法

2．2．2查找、替換方法

2．2．3分割、連接方法

2．3列表

2．3．1創建列表

2．3．2訪問列表中的值

2．3．3更新列表

2．3．4刪除列表

2．3．5列表分片

2．4元組

2．4．1元組的創建

2．4．2元組的訪問

2．4．3更新元組

2．4．4刪除元組

2．5字典

2．5．1字典的訪問

2．5．2幾種常見的內置方法

2．6集合

2．6．1集合的創建

2．6．2訪問集合

2．6．3不可變集合

2．7練習

第3章Python程序與函數

3．1順序結構

3．2選擇結構

3．2．1if 語句

3．2．2if嵌套

3．2．3match…case語句

3．3循環結構

3．3．1while循環

3．3．2for循環

3．3．3range()函數

3．3．4break語句

3．3．5continue語句

3．3．6pass語句

3．3．7return語句

3．4函數

3．4．1定義一個函數

3．4．2自定義函數實現

3．5lambda函數

3．5．1使用匿名函數

3．5．2lambda函數常用方法

3．6日期時間

3．7練習

第4章NumPy數組運算

4．1NumPy安裝

4．2NumPy基本操作

4．2．1NumPy初識

4．2．2NumPy數據類型

4．2．3NumPy創建數組

4．2．4NumPy切片和索引

4．2．5數組重塑

4．2．6數組迭代

4．2．7數組連接

4．2．8數組拆分

4．2．9數組搜索

4．2．10算術函數

4．2．11NumPy統計函數

4．2．12排序、條件篩選

4．3NumPy線性代數

4．4NumPy IO

4．5練習

第5章圖形可視化

5．1Matplotlib可視化

5．1．1安裝Matplotlib

5．1．2Matplotlib Pyplot

5．1．3繪制多子圖

5．1．4散點圖

5．1．5柱形圖

5．1．6餅圖

5．1．7直方圖

5．1．8圖像顯示與保存

5．1．9讀取圖像

5．2海龜繪圖

5．2．1turtle繪圖的基礎知識

5．2．2基本繪圖

5．2．3使用算法繪制圖案

5．2．4使用turtle模塊命令空間

5．2．5使用面向對象的海龜繪圖

5．2．6繪制任意多邊形

5．3練習

第6章Python科學計算庫

6．1Pandas

6．1．1Pandas安裝

6．1．2Pandas快速入門

6．1．3Pandas序列

6．1．4Pandas數據結構

6．1．5Pandas統計函數

6．1．6Pandas數據清洗

6．2SciPy

6．2．1安裝SciPy

6．2．2優化器

6．2．3稀疏矩陣

6．2．4圖結構

6．2．5SciPy積分

6．2．6最小二乘

6．2．7空間數據

6．2．8圖像處理

6．3練習

第7章數值計算

7．1多項式

7．1．1多項式的定義

7．1．2多項式構造

7．1．3計算多項式

7．1．4多項式求解

7．1．5因式分解

7．1．6多項式展開

7．1．7分式化簡

7．1．8求導和求積分

7．2插值

7．2．1一維插值

7．2．2二維插值

7．2．3樣條插值

7．2．4徑向基函數插值

7．3擬合

7．3．1多項式擬合

7．3．2最小二乘擬合

7．4最小值與逆運算

7．5非線性方程組求解

7．6B-Spline樣條曲線插值

7．7解常微分方程組

7．8濾波器設計

7．8．1DFT特性

7．8．2最優濾波器設計方法

7．8．3測量未知系統的頻率特性

7．9方程數值求解

7．9．1二分法

7．9．2不動點迭代法

7．9．3牛頓迭代法

7．10練習

第8章統計分析

8．1顯著性檢驗

8．1．1統計假設

8．1．2小樣本數據的正態性檢驗

8．1．3K-S檢驗

8．1．4方差齊性檢驗

8．1．5圖形描述相關性

8．1．6正態的相關分析

8．1．7非正態相關分析

8．1．8t檢驗

8．1．9因素方差分析

8．1．10卡方檢驗

8．2交叉驗證

8．3回歸分析

8．4邏輯回歸

8．4．1邏輯回歸原理

8．4．2邏輯回歸的應用

8．5傅里葉變換

8．5．1傅里葉變換相關函數

8．5．2基於傅里葉變換的頻域濾波

8．5．3離散傅里葉變換

8．5．4短時傅里葉變換

8．6聚類算法

8．6．1k均值聚類算法

8．6．2向量量化

8．6．3層次聚類

8．7練習

第9章數據讀寫與文件管理

9．1使用pathlib模塊操作目錄

9．1．1PurePath的基本功能

9．1．2Path的功能和用法

9．2使用os．path操作目錄

9．3使用fnmatch處理文件名匹配

9．4打開文件

9．5讀取文件

9．5．1按字節或字符讀取

9．5．2按行讀取

9．5．3讀取多個輸入流

9．5．4迭代器

9．5．5with語句使用

9．5．6linecache隨機讀取文件指定行

9．6寫文件

9．6．1文件指針的概念

9．6．2輸出內容

9．7臨時文件和臨時目錄

9．8練習

參考文獻