《数值算法》C语言实现:科学计算的艺术
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更新于2024-07-24
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"《数值算法》(Numerical Recipes in C) 是一本由William H. Press、Brian P. Flannery、Saul A. Teukolsky 和 William T. Vetterling合著的书籍,提供了300多个用C语言实现的数值算法。这本书覆盖了广泛的科学计算主题,包括线性代数、插值与外推、积分、特殊函数、随机数生成、非线性方程求解、傅里叶变换、谱分析、统计学、微分方程求解和编码技术等。书中每个章节包含数学理论、算法讨论、程序实现及技巧,程序可在多种C语言环境下运行。此书适合科研人员、软件开发者以及大学师生作为参考和学习材料。"
《数值算法》一书深入介绍了科学计算中的各种重要算法,以下是其中一些关键知识点的详细说明:
1. **线性方程组的求解**:涵盖了如高斯消元法、LU分解、Cholesky分解等方法,用于解决大型线性系统的求解问题。
2. **逆矩阵和行列式计算**:讲解如何计算矩阵的逆和行列式,这对于理解和解决线性系统至关重要。
3. **多项式和有理函数的内插与外推**:通过拉格朗日插值、牛顿插值、样条插值等方法,对离散数据进行平滑处理和预测。
4. **函数的积分和估值**:介绍不同的数值积分方法,如梯形法则、辛普森法则、高斯积分等,用于近似求解不定积分和定积分。
5. **特殊函数的数值计算**:如伽马函数、贝塞尔函数、勒让德多项式等,这些在物理、工程等领域广泛应用的函数的计算方法。
6. **随机数的产生**:讨论各种随机数生成器,如线性同余法,用于模拟和统计实验。
7. **非线性方程求解**:包括牛顿迭代法、二分法等,解决单变量或多变量的非线性方程。
8. **傅里叶变换和FFT**:快速傅里叶变换(FFT)是信号处理和图像处理中的关键算法,用于频率域分析。
9. **谱分析和小波变换**:提供频谱分析工具,用于识别信号的频率成分;小波变换则允许在时间和频率上局部化分析。
10. **统计描述和数据建模**:涵盖基本统计量计算、假设检验、回归分析等,用于数据分析和预测模型构建。
11. **常微分方程和偏微分方程求解**:介绍欧拉方法、龙格-库塔方法等数值解法,解决动态系统问题。
12. **线性预测和线性预测编码**:在通信和信号处理领域,线性预测模型用于预测序列和压缩数据。
13. **数字滤波**:探讨数字滤波器设计,如IIR和FIR滤波器,用于信号的噪声消除和特征提取。
14. **格雷码和算术码**:在信息编码和通信中,这些编码技术用于提高数据传输的效率和可靠性。
本书不仅提供了详尽的理论介绍,还附带了可以直接使用的C语言程序,这使得读者能够立即实践所学,进一步理解和应用这些数值算法。无论是专业科研工作者还是初学者,都能从中受益匪浅。
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大大大龄
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