Python編程基礎與科學計算

第1章Python編程基礎
1.1Python編程環(huán)境
1.1.1Python語言簡介
1.1.2Python編程環(huán)境的建立
1.2Python開發(fā)環(huán)境使用基礎
1.2.1Python自帶集成開發(fā)環(huán)境
1.2.2PyCharm集成開發(fā)環(huán)境
1.3變量與賦值語句
1.3.1變量和賦值的意義
1.3.2變量的定義
1.3.3賦值語句
1.4Python中的數(shù)據(jù)類型
1.4.1數(shù)據(jù)類型
1.4.2數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換
1.4.3字符串中的轉(zhuǎn)義字符
1.5表達式
1.5.1數(shù)值表達式
1.5.2邏輯表達式
1.5.3運算符的優(yōu)先級
1.6Python編程的注意事項
1.6.1空行與注釋
1.6.2縮進
1.6.3續(xù)行
1.7Python中常用的一些函數(shù)
1.7.1輸入函數(shù)和輸出函數(shù)
1.7.2range()函數(shù)
1.7.3隨機函數(shù)
1.8分支結(jié)構(gòu)
1.8.1if分支結(jié)構(gòu)
1.8.2分支語句的嵌套
1.9循環(huán)結(jié)構(gòu)
1.9.1for循環(huán)結(jié)構(gòu)
1.9.2while循環(huán)結(jié)構(gòu)
1.9.3循環(huán)體的嵌套
1.9.4continue語句和break語句
第2章Python的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
2.1列表
2.1.1創(chuàng)建列表
2.1.2列表元素的索引和輸出
2.1.3列表的編輯
2.2元組
2.2.1創(chuàng)建元組
2.2.2元組元素的索引和輸出
2.3字典
2.3.1創(chuàng)建字典
2.3.2字典的編輯
2.4集合
2.4.1創(chuàng)建集合
2.4.2集合的編輯
2.4.3集合的邏輯運算
2.4.4集合的元素運算
2.5字符串
2.5.1字符串的索引和輸出
2.5.2字符串的處理
2.5.3格式化字符串


第3章自定義函數(shù)、類和模塊
3.1自定義函數(shù)
3.1.1自定義函數(shù)的格式
3.1.2函數(shù)參數(shù)
3.1.3函數(shù)的返回值
3.1.4函數(shù)的局部變量
3.1.5匿名函數(shù)lambda
3.1.6函數(shù)的遞歸調(diào)用
3.2類和對象
3.2.1類和對象介紹
3.2.2類的定義和實例
3.2.3實例屬性和類屬性
3.2.4類中的函數(shù)
3.2.5屬性和方法的私密性
3.2.6類的繼承
3.2.7類的其他操作
3.3模塊和包
3.3.1模塊的使用
3.3.2模塊空間與主程序
3.3.3包的使用
3.3.4枚舉模塊
3.3.5sys模塊
第4章異常處理和文件操作
4.1異常信息和異常處理
4.1.1異常信息
4.1.2被動異常的處理
4.1.3主動異常的處理
4.1.4異常的嵌套
4.2文件的讀寫
4.2.1文件的打開與關閉
4.2.2讀取數(shù)據(jù)
4.2.3寫入數(shù)據(jù)
4.3文件和路徑操作
4.4py文件的編譯
第5章NumPy數(shù)組運算
5.1創(chuàng)建數(shù)組
5.1.1數(shù)組的基本概念
5.1.2NumPy的數(shù)據(jù)類型
5.1.3創(chuàng)建數(shù)組的方法
5.1.4數(shù)組的屬性
5.1.5NumPy中的常量
5.1.6數(shù)組的切片
5.1.7數(shù)組的保存與讀取
5.2數(shù)組操作
5.2.1基本運算
5.2.2調(diào)整數(shù)組的形狀
5.2.3數(shù)組的重新組合
5.2.4數(shù)組的分解
5.2.5數(shù)組的重復復制
5.2.6類型轉(zhuǎn)換
5.2.7數(shù)組排序
5.2.8數(shù)組查詢
5.2.9數(shù)組統(tǒng)計
5.2.10數(shù)組的添加和刪除
5.2.11數(shù)組元素的隨機打亂
5.2.12數(shù)組元素的顛倒
5.3隨機數(shù)組
5.3.1隨機生成器
5.3.2隨機函數(shù)
5.4矩陣
5.4.1矩陣的定義
5.4.2矩陣的方法
5.5通用函數(shù)
5.5.1數(shù)組基本運算函數(shù)
5.5.2數(shù)組邏輯運算函數(shù)
5.5.3數(shù)組三角函數(shù)
5.6線性代數(shù)運算
5.6.1矩陣對角線
5.6.2數(shù)組乘積
5.6.3數(shù)組的行列式
5.6.4數(shù)組的秩和逆矩陣
5.6.5特征值和特征向量
5.6.6SVD分解
5.6.7Cholesky分解
5.6.8QR分解
5.6.9范數(shù)和條件數(shù)
5.6.10線性方程組的解
5.7快速傅里葉變換
5.7.1傅里葉變換公式
5.7.2傅里葉變換及逆變換
5.7.3窗函數(shù)
5.7.4傅里葉變換的輔助工具
5.8多項式運算
5.8.1多項式的定義及屬性
5.8.2多項式的四則運算
5.8.3多項式的微分和積分
5.8.4多項式擬合
第6章matplotlib數(shù)據(jù)可視化
6.1二維繪圖
6.1.1折線圖
6.1.2對數(shù)折線圖
6.1.3堆疊圖
6.1.4時間折線圖
6.1.5帶誤差的折線圖
6.1.6填充圖
6.1.7階梯圖
6.1.8極坐標圖
6.1.9火柴桿圖
6.1.10散點圖
6.1.11柱狀圖
6.1.12餅圖
6.1.13直方圖
6.1.14六邊形圖
6.1.15箱線圖
6.1.16小提琴圖
6.1.17等值線圖
6.1.18四邊形網(wǎng)格顏色圖
6.1.19三角形圖
6.1.20箭頭矢量圖
6.1.21流線圖
6.1.22矩陣圖
6.1.23稀疏矩陣圖
6.1.24風羽圖
6.1.25事件圖
6.1.26自相關函數(shù)圖
6.1.27互相關函數(shù)圖
6.1.28幅值譜和相位譜圖
6.1.29時頻圖
6.1.30功率譜密度圖
6.1.31繪制圖像
6.2圖像、子圖和圖例
6.2.1圖像對象
6.2.2子圖對象
6.2.3圖例對象
6.3圖像的輔助功能
6.3.1添加注釋
6.3.2添加顏色條
6.3.3添加文字
6.3.4添加箭頭
6.3.5添加網(wǎng)格線
6.3.6添加水平、豎直和傾斜線
6.3.7添加表格
6.4三維繪圖
6.4.1三維子圖對象
6.4.2三維折線圖
6.4.3三維散點圖
6.4.4三維柱狀圖
6.4.5三維曲面圖
6.4.6三維等值線圖
6.4.7三維三角形網(wǎng)格圖
6.4.8三維箭頭矢量圖
第7章SciPy數(shù)值計算方法
7.1SciPy中的常數(shù)
7.1.1數(shù)學和物理常量
7.1.2單位換算常量
7.2SciPy的數(shù)據(jù)讀寫
7.2.1讀寫MATLAB文件
7.2.2讀寫wave文件
7.2.3讀寫Fortran文件
7.3聚類算法
7.3.1k平均聚類法
7.3.2矢量量化
7.3.3層次聚類法
7.4線性代數(shù)運算
7.4.1特殊矩陣
7.4.2矩陣函數(shù)
7.4.3線性代數(shù)基本運算
7.4.4向量和矩陣的范數(shù)
7.4.5特征值和特征向量
7.4.6矩陣分解
7.4.7線性方程組的解
7.4.8矩陣方程的解
7.5稀疏矩陣
7.5.1稀疏矩陣的基類
7.5.2稀疏矩陣的定義
7.5.3一些實用方法
7.5.4稀疏矩陣的線性代數(shù)運算
7.6數(shù)值積分
7.6.1一重定積分
7.6.2二重定積分
7.6.3三重定積分
7.6.4n重定積分
7.6.5給定離散數(shù)據(jù)的積分
7.6.6一階常微分方程組的求解
7.6.7二階常微分方程組的求解
7.6.8數(shù)值微分
7.7插值計算
7.7.1一維樣條插值
7.7.2一維多項式插值
7.7.3二維樣條插值
7.7.4根據(jù)FFT插值
7.8優(yōu)化
7.8.1單變量局部優(yōu)化
7.8.2多變量局部優(yōu)化
7.8.3多變量全局最優(yōu)差分進化法
7.8.4多變量全局最優(yōu)模擬退火法
7.8.5線性規(guī)劃問題
7.8.6用最小二乘法解方程誤差最小問題
7.8.7曲線擬合
7.8.8求方程的根
7.9傅里葉變換
7.9.1離散傅里葉變換
7.9.2傅里葉變換的輔助工具
7.9.3離散余弦和正弦變換
7.9.4窗函數(shù)
7.9.5短時傅里葉變換
7.10數(shù)字信號處理
7.10.1信號的卷積和相關計算
7.10.2二維圖像的卷積計算
7.10.3FIR與IIR濾波器
7.10.4FIR與IIR濾波器的設計
7.10.5濾波器的頻率響應
7.10.6其他濾波器
7.10.7小波分析
7.11圖像處理
7.11.1圖像的卷積與相關計算
7.11.2高斯濾波
7.11.3圖像邊緣檢測
7.11.4樣條插值濾波
7.11.5廣義濾波
7.11.6圖像的平移、旋轉(zhuǎn)和縮放
7.11.7圖像的仿射變換
7.11.8二進制形態(tài)學
7.12正交距離回歸
7.12.1正交距離回歸流程
7.12.2簡易模型
7.13空間算法
7.13.1三維空間旋轉(zhuǎn)變換
7.13.2kdtree及最近鄰搜索
7.13.3德勞內(nèi)三角剖分
7.13.4凸包
7.13.5Voronoi圖
第8章SymPy符號運算
8.1符號與符號表達式
8.1.1符號定義
8.1.2符號表達式
8.1.3符號表達式的簡化
8.1.4符號多項式操作
8.1.5邏輯表達式
8.2符號運算基礎
8.2.1有限集合
8.2.2區(qū)間表示
8.2.3等式和不等式
8.2.4條件表示
8.2.5分段函數(shù)
8.3與微積分有關的運算
8.3.1極限運算
8.3.2微分運算
8.3.3積分運算
8.3.4泰勒展開
8.3.5積分變換
8.4方程求解
8.4.1代數(shù)方程的求解
8.4.2線性方程組的求解
8.4.3非線性方程組的求解
8.4.4常微分方程組的求解
8.4.5偏微分方程的求解
8.5矩陣運算
8.5.1矩陣的創(chuàng)建
8.5.2矩陣的屬性和方法
8.5.3稀疏矩陣
8.6繪圖
8.6.1二維繪圖
8.6.2參數(shù)化繪圖
8.6.3隱式方程繪圖
8.6.4三維繪圖
第9章操縱Excel進行數(shù)據(jù)處理
9.1工作簿和工作表格
9.1.1openpyxl的基本結(jié)構(gòu)
9.1.2對工作簿和工作表格的操作
9.2對工作表格的操作
9.3對單元格的操作
9.4在Excel中繪制數(shù)據(jù)圖表
第10章數(shù)據(jù)讀寫和文件管理
10.1數(shù)據(jù)讀寫
10.1.1QIODevice類
10.1.2字節(jié)數(shù)組與字節(jié)串
10.1.3QFile類
10.1.4文本流讀寫文本數(shù)據(jù)
10.1.5數(shù)據(jù)流讀寫二進制數(shù)據(jù)
10.1.6原生數(shù)據(jù)的讀寫方法
10.2數(shù)據(jù)存儲文件
10.2.1QTemporaryFile臨時文件
10.2.2QSaveFile存盤
10.2.3QBuffer內(nèi)存存儲
10.3文件管理
10.3.1文件信息
10.3.2路徑管理