Python脚本计算科学：第三版概览
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更新于2024-07-17
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"《Python Scripting for Computational Science, Third Edition》是Hans Petter Langtangen撰写的一本书，探讨了Python在计算科学中的应用。本书旨在介绍如何利用Python脚本进行科学计算，强调了动态类型语言如Python在计算科学中的优势，并提供了实际编程示例。"
本书介绍了Python作为脚本语言在计算科学中的多种用途，包括：
1.1.1 脚本编程相较于传统编程的优势在于其易用性，尤其适用于快速原型开发。
1.1.2 编程语言可以分为动态类型和静态类型，Python属于前者，更适合科学计算。
1.1.3 产品化的编程语言组合，如Python与C/Fortran的结合，可以提高效率。
1.1.4 Python能够方便地将现有应用程序连接起来，实现功能集成。
1.1.5 Python代码简洁，适合编写短小的脚本。
1.1.6 动态类型语言如Python在效率上可能不及静态类型，但在某些情况下仍然高效。
1.1.7 Python无需显式声明变量类型，提高了灵活性。
1.1.8 Python支持灵活的函数接口，便于调用和设计API。
1.1.9 Python支持交互式计算，便于快速测试和调试。
1.1.10 运行时动态生成代码是Python的一个强项。
1.1.11 Python支持嵌套和异构的数据结构，如列表和字典。
1.1.12 Python可用于创建图形用户界面（GUI）程序。
1.1.13 Python可与其他语言混合编程，增强功能。
1.1.14 选择动态类型语言取决于具体需求，例如快速迭代和实验。
1.1.15 Python的流行在于其易学性和广泛的应用领域。
1.1.16 Scriptor或Program？Python既可以用于编写脚本，也可以构建大型项目。
书中还详细介绍了开始Python编程的步骤：
2.1.1 通过一个简单的“科学Hello World”脚本引入Python编程。
2.1.2 解析脚本并了解其执行过程。
2.2.1 文件和数据操作，包括读写文件、数组计算等。
2.3.1 使用Python脚本连接独立应用程序，如模拟代码与绘图工具。
2.4.1 数值实验的实现，如循环包装和报告生成。
2.5.1 文件格式转换，学习简单的读写脚本和数据存储结构。
基础Python知识包括：
3.1 Python的基本概念、控制语句、运行程序、文件操作和输出格式化。
3.2 不同类型的变量，如布尔型、None、数字、列表、元组、字典、文本处理和类的基础知识。
3.3 函数的使用，包括参数传递和函数定义。
这本书是Python初学者和计算科学家的理想资源，通过实例展示了Python在科学计算领域的强大能力。
XVIII Table of Contents
11 More Advanced GUI Programming ................. 529
11.1 AddingPlotAreasinGUIs.............................. 529
11.1.1 The BLTGraphWidget ......................... 530
11.1.2 Animation of Functions in BLT Graph Widgets . . . . . 536
11.1.3 Other Tools for Making GUIs with Plots . . . . . . . . . . . 538
11.1.4 Exercises ...................................... 539
11.2 EventBindings ........................................ 541
11.2.1 Binding Events to Functions with Arguments . . . . . . . 542
11.2.2 A Text Widget with Tailored Keyboard Bindings . . . 544
11.2.3 AFancyListWidget ............................ 547
11.3 AnimatedGraphicswith CanvasWidgets ................. 550
11.3.1 The FirstCanvasEncounter...................... 551
11.3.2 CoordinateSystems ............................. 552
11.3.3 TheMathematical ModelClass ................... 556
11.3.4 The PlanetClass ............................... 557
11.3.5 DrawingandMovingPlanets..................... 559
11.3.6 Dragging Planets to New Positions . . . . . . . . . . . . . . . . 560
11.3.7 Using Pmw’s Scrolled Canvas Widget . . . . . . . . . . . . . . 564
11.4 SimulationandVisualizationScripts ..................... 566
11.4.1 Restructuringthe Script ......................... 567
11.4.2 RepresentingaParameterby aClass .............. 569
11.4.3 ImprovedCommand-LineScript .................. 583
11.4.4 ImprovedGUI Script............................ 584
11.4.5 ImprovedCGIScript ............................ 585
11.4.6 Parameters with Physical Dimensions . . . . . . . . . . . . . 586
11.4.7 Adding aCurvePlotArea ....................... 588
11.4.8 Automatic Generation ofScripts.................. 589
11.4.9 Applications ofthe Tools ........................ 590
11.4.10 Allowing Physical Units in Input Files . . . . . . . . . . . . . 596
11.4.11 Converting Input Files to GUIs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601
12 Tools and Examples ................................... 605
12.1 Running Series of Computer Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
12.1.1 Multiple Values of Input Parameters . . . . . . . . . . . . . . 606
12.1.2 Implementation Details .......................... 609
12.1.3 FurtherApplications ............................ 614
12.2 ToolsforRepresentingFunctions......................... 618
12.2.1 Functions Defined by StringFormulas ............. 618
12.2.2 A Unified Interface to Functions .................. 623
12.2.3 Interactive DrawingofFunctions.................. 629
12.2.4 ANotebookforSelectingFunctions ............... 633
12.3 SolvingPartialDifferentialEquations..................... 640
12.3.1 Numerical Methods for 1D Wave Equations . . . . . . . . 641
12.3.2 Implementations of 1D Wave Equations . . . . . . . . . . . . 644
12.3.3 ClassesforSolving1DWaveEquations ............ 651
12.3.4 A ProblemSolvingEnvironment.................. 657
12.3.5 Numerical Methods for 2D Wave Equations . . . . . . . . 663
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