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第1章 Python入门1

1.1 算法与算法思想1

1.1.1 算法思想2

1.1.2 状态3

1.1.3 “a＝a＋1”是什么意思4

1.1.4 符号和数字的对比5

1.2 启动Python6

1.2.1 IPython控制台7

1.2.2 错误信息13

1.2.3 如何获取帮助13

1.2.4 好的做法：记录日志15

1.3 Python模块15

1.3.1 import15

1.3.2 from...import16

1.3.3 NumPy和PyPlot模块17

1.4 Python表达式18

1.4.1 数字18

1.4.2 算术操作和预定义函数19

1.4.3 好的做法：变量命名21

1.4.4 更多的函数相关信息22

第2章 数据结构与程序控制24

2.1 对象和方法24

2.2 列表、元组和数组27

2.2.1 创建列表和元组28

2.2.2 NumPy数组28

2.2.3 为数组填充值30

2.2.4 数组的连接32

2.2.5 访问数组元素33

2.2.6 数组和赋值34

2.2.7 数组切片35

2.2.8 数组展平37

2.2.9 更改数组形状38

2.2.10 以列表和数组为索引？38

2.3 字符串39

2.3.1 使用format方法格式化字符串41

2.3.2 使用“％”格式化字符串43

2.4 循环43

2.4.1 for循环44

2.4.2 while循环46

2.4.3 循环长时间运行46

2.4.4 死循环47

2.5 数组操作47

2.5.1 矢量化数学48

2.5.2 数组化简50

2.6 脚本51

2.6.1 Editor窗格52

2.6.2 其他编辑器53

2.6.3 调试的第一步54

2.6.4 好的做法：做注释57

2.6.5 好的做法：使用命名参数61

2.6.6 好的做法：注意单位问题62

2.7 或有行为：分支63

2.7.1 if语句64

2.7.2 真值的处理65

2.8 嵌套65

第3章 数据输入、结果输出67

3.1 导入数据68

3.1.1 获取数据68

3.1.2 将数据导入Python70

3.2 导出数据73

3.2.1 脚本73

3.2.2 数据文件74

3.3 数据可视化77

3.3.1 plot及相关命令77

3.3.2 绘图的调整与装饰81

3.3.3 误差条83

3.3.4 3D图形84

3.3.5 多重绘图85

3.3.6 子绘图87

3.3.7 保存图形87

3.3.8 在其他应用中使用图形88

第4章 首次上机实验90

4.1 艾滋病病毒载量模型90

4.1.1 探究模型91

4.1.2 匹配实验数据92

4.2 细菌实验93

4.2.1 探究模型93

4.2.2 匹配实验数据94

第5章 Python进阶96

5.1 自定义函数97

5.1.1 定义Python函数97

5.1.2 更新函数100

5.1.3 参数、关键字和缺省值101

5.1.4 返回值102

5.1.5 函数式编程103

5.2 随机数和模拟105

5.2.1 模拟抛硬币105

5.2.2 生成轨迹线106

5.3 直方图和条形图107

5.4 等势线绘图和曲面109

5.4.1 生成绘图点网格109

5.4.2 等势线绘图110

5.4.3 曲面绘图111

5.5 非线性方程的数学求解111

5.5.1 一般实函数112

5.5.2 多项式的复数根113

5.6 求解线性等式114

5.7 数值积分115

5.7.1 对预定义函数积分116

5.7.2 对自定义函数积分117

5.7.3 对震荡函数积分117

5.7.4 参数依赖性？118

5.8 微分方程的数值解118

5.8.1 问题重构119

5.8.2 ODE求解120

5.8.3 参数依赖122

5.9 向量场和流线图123

5.9.1 向量场123

5.9.2 流型124

第6章 第二次上机实验126

6.1 生成和绘制轨迹126

6.2 绘制位移分布127

6.3 少见事件129

6.3.1 泊松分布129

6.3.2 等待时间131

第7章 更多的技术133

7.1 图像处理133

7.1.1 图像和数字数组134

7.1.2 操作图像135

7.2 动画135

7.2.1 创建动画136

7.2.2 保存动画137

7.3 分析计算141

7.3.1 SymPy软件包141

7.3.2 Wolfram Alpha142

第8章 第三次上机实验145

8.1 卷积146

8.1.1 Python的图像处理工具146

8.1.2 图像平均148

8.1.3 使用高斯滤波器做平滑149

8.2 图像去噪149

8.3 特征强调150

继续努力152

附录A 安装Python154

A.1 安装Python和Spyder154

A.1.1 图形界面安装155

A.1.2 命令行安装156

A.2 设置Spyder159

A.2.1 工作目录159

A.2.2 交互图形159

A.2.3 脚本模块159

A.2.4 重启160

A.3 加速160

A.4 保持版本最新161

A.5 安装FFmpeg161

附录B 错误和错误消息164

B.1 Python错误概述165

B.2 一些常见的错误166

附录C 比较Python 2与Python 3170

C.1 除法171

C.2 用户输入171

C.3 打印命令172

C.4 更多帮助173

附录D 深入学习174

D.1 赋值语句174

D.2 内存管理177

D.3 函数177

D.4 作用域178

D.4.1 命名冲突180

D.4.2 作为参数传递变量181

D.5 总结182

附录E 练习的解答183

致谢189

参考文献190