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Python在科学计算中的应用

更新时间：2019-12-26 16:11:49 大小：2M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：python网络通讯 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

科学计算是许多科研领域的关键环节。Matlib是一款商业化的、专门的科学计算工具,介绍一种新兴的、免费的科学计算工具—Python。Python更接近人的自然语言,易学,且有强大的科学计算库,在大数据、云计算、网络通信和web编程等众多领域都有广泛应用。首先介绍了Python语言的特点,然后介绍常用科学计算库,最后给出科学计算的示例来展示用Python做科学计算的优势。


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数字技术  
与应用  
应用研究  
Python 在科学计算中的应用  
姚建盛1,2 李淑梅1  
(1.吉林师范大学计算机学院 吉林四平 136000;2.哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院 黑龙江哈尔滨 150001)  
摘要:科学计算是许多科研领域的关键环节。Matlib是一款商业化的、专门的科学计算工具,介绍一种新兴的、免费的科学计算工具—Python。  
Python更接近人的自然语言,易学,且有强大的科学计算库,在大数据、云计算、网络通信和web编程等众多领域都有广泛应用。首先介绍了Python语  
言的特点,然后介绍常用科学计算库,最后给出科学计算的示例来展示用Python做科学计算的优势。  
关键词:Python 科学计算 网络通讯  
中图分类号:TP391.1  
文献标识码:A  
文章编号:1007-9416(2016)11-0076-01  
1 引言  
量处理，以及精密的运算库等，专为进行严格的数字处理而产生。  
3.2 SymPy  
SymPy(Symbolic mathematics with Python)是Python的数  
学符号计算库，从SymPy库中导入常用数学符号，如E表示自然常  
数，I表示虚数单位，pi表示圆周率等，用它可以进行数学公式的符号  
推导、演算和证明。  
一款高效科学计算工具能有效提高科研效率。Matlib是应用比  
较广泛的科学计算工具，但它是商业软件且只能用于科学计算。随  
着NumPy、SymPy和Matplotlib等众多程序库的开发，Python越来  
越适合于做科学计算、绘制高质量的2D、3D图像[1]。和Matlab相比，  
Python是一门通用的程序设计语言，除科学计算以外，在大数据处  
理、云计算、网络通信和web编程等众多领域都有广泛的应用；且  
Python更接近人的自然语言，易学，更适合非计算机专业科研人员。  
因此，Python当前已经成为众多科研领域的科学计算工具。  
3.3 Matplotlib  
使用NumPy统计、计算大量数据很枯燥，因此科研数据一般通  
过可视化后才在科研论文中展示。Matplotlib 是python最著名的  
面向对象的绘图库，它提供了一整套和matlab相似的命令API，十分  
适合编写短小脚本程序，进行快速地、交互式地绘图。可以方便的实  
现2D、3D、曲线、散点、直方等各种图。  
2 Python简介  
Python由荷兰人Guido van Rossum于1989年发明，第一个  
公开发行版发行于1991年，是一种面向对象的、动态的、解释型程序  
设计语言，经过十几年的发展，逐渐成为主流程序设计语言。  
Python另一大特色是被称为胶水语言，能够把用其他语言如  
C/C++、Java等制作的各种模块很轻松地联结在一起。因此，一些大  
型系统一般用Python快速生成程序的原型，然后对其中有特别要求  
的部分，这使Python语言用途更为广泛。  
4 用Python做科学计算示例  
本节修改并展示matplotlib官网http：//matplotlib.org/  
index.html的1个示例3D作图来说明用Python进行科学计算的方便  
快捷。  
在三维坐标上画出一个网格图，代码如下：  
from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d #导入3D作图  
库axes3d  
3 常用科学计算库  
3.1 NumPy  
import matplotlib.pyplot as plt  
import numpy as np  
NumPy(Numeric Python)用python实现的、开源的数值计算  
扩展，比Python自身的嵌套列表结构要高效的多，可用来存储和处  
理大型矩阵，提供了许多高级的数值编程功能，如矩阵数据类型、矢  
fig = plt.figure()  
ax = fig.add_subplot(111， projection='3d')  
义3维坐标  
# 定  
X， Y， Z = axes3d.get_test_data(0.2)  
库中获取测试数据，即X，Y，Z的值  
ax.plot_wireframe(X， Y， Z) #作图，  
plt.show()  
# 从3 D 作图  
结果如图1所示。  
5 结语  
Python语言简洁，因此开发效率高、易于维护，而且拥有强大的  
科学计算库。另外Python是一门通用语言，除了科学计算外，从系统  
维护到黑客程序，从web编程到游戏开发，从大数据到云计算，都有  
Python代码的存在。因此Python适合各个领域的科研人员使用。  
参考文献  
[1]张若愚.Python 科学计算[M].清华大学出版社,2012.  
图 1 3D 作图  
收稿日期:2016-10-16  
课题来源:吉林师范大学高等教育教学研究重点课题:O2O 模式在计算机专业教学中的研究与应用。  
作者简介:姚建盛(1980 —),男,吉林长春人,讲师,博士研究生,研究方向:计算机网络与通信,可信计算等。  
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