Python 专题四 python 科学计算

一.目录

第1章 软件包的安装和介绍 1

11 Python简介 1
12 安装软件包 2
121 Python(x,y) 2
122 Enthought Python Distribution (EPD)  3
13 方便的开发工具 3
131 IPython  4
132 Spyder  8
133 Wing IDE 101  12
14 函数库介绍 13
141 数值计算库  13
142 符号计算库  14
143 界面设计  14
144 绘图与可视化  14
145 图像处理和计算机视觉  15
第2章 NumPy——快速处理数据  16
21 ndarray对象 16
211 创建数组  16
212 存取元素  21
213 多维数组  24
214 结构数组  29
215 内存结构  32
22 ufunc运算 35
221 四则运算  37
222 比较和布尔运算  39
223 自定义ufunc函数  40
224 广播  42
225 ufunc函数的方法  46
23 多维数组的下标存取 48
231 下标对象  48
232 整数数组作为下标  49
233 一个复杂的例子  51
234 布尔数组作为下标  53
24 庞大的函数库  54
241 求和、平均值、方差  54
242 最值和排序  55
243 多项式函数  57
244 分段函数  60
245 统计函数  62
25 线性代数  65
251 各种乘积运算  65
252 解线性方程组  67
26 掩码数组  69
27 文件存取  72
28 内存映射数组  75
第3章 SciPy——数值计算库  79
31 常数和特殊函数  79
32 优化——optimize  81
321 最小二乘拟合  81
322 函数最小值  84
323 非线性方程组求解  86
33 插值——interpolate  88
331 B样条曲线插值  88
332 外推和Spline拟合  90
333 二维插值  91
34 数值积分——integrate  93
341 球的体积  93
342 解常微分方程组  95
35 信号处理——signal  97
VIII
Python 科学计算
目 录
351 中值滤波  97
352 滤波器设计  98
36 图像处理——ndimage 100
361 膨胀和腐蚀  101
362 Hit和Miss  102
37 统计——stats 105
371 连续和离散概率分布 105
372 二项、泊松、伽玛分布  108
38 嵌入C语言程序——weave 112
第4章 SymPy——符号运算好帮手  115
41 从例子开始 115
411 封面上的经典公式 115
412 球体体积  117
42 数学表达式 119
421 符号  119
422 数值  121
423 运算符和函数  122
43 符号运算 125
431 表达式变换和化简 125
432 方程  128
433 微分  129
434 微分方程  130
435 积分  131
44 其他功能 133
441 平面几何  133
442 绘图  135
第5章 matplotlib——绘制精美 的图表  139
51 快速绘图 139
511 使用pyplot模块绘图  139
512 以面向对象方式绘图 142
513 配置属性  143
514 绘制多个子图  145
515 配置文件  147
516 在图表中显示中文 149
52 Artist对象  152
521 Artist对象的属性  154
522 Figure容器  155
523 Axes容器  156
524 Axis容器  159
525 Artist对象的关系  163
53 坐标变换和注释  164
531 4种坐标系  167
532 坐标变换的步骤  169
533 制作阴影效果  173
534 添加注释  174
54 绘图函数简介  177
541 对数坐标图  177
542 极坐标图  178
543 柱状图  179
544 散列图  180
545 图像  181
546 等值线图  184
547 三维绘图  187
第6章 Traits——为Python添加类型 定义  190
61 开发背景  190
62 Trait属性的功能  192
63 Trait类型对象  196
64 Trait的元数据  198
65 预定义的Trait类型  200
66 Property属性  204
67 Trait属性监听  206
68 Event和Button属性  210
69 Trait属性的从属关系  211
610 动态添加Trait属性  213
611 创建自己的Trait类型  215
6111 从TraitType继承  215
6112 使用Trait()  217
6113 定义TraitHandler类  219
第7章 TraitsUI——轻松制作用户 界面  221
71 默认界面 221
72 用View定义界面 222
721 外部视图和内部视图 222
722 多模型视图  226
723 Group对象  228
724 配置视图  231
73 用Handler控制界面和模型 232
731 用Handler处理事件  233
732 Controller和UIInfo对象 237
733 响应Trait属性的事件  238
74 属性编辑器 240
741 编辑器演示程序  241
742 对象编辑器  243
743 字符串列表编辑器 248
744 对象列表编辑器  250
75 菜单、工具条和状态栏 252
76 设计自己的编辑器 255
761 Trait编辑器的工作原理  255
762 制作matplotlib的编辑器  259
763 CSV数据绘图工具  262
第8章 Chaco——交互式图表  264
81 面向脚本绘图 264
82 面向应用绘图 265
821 多条曲线  267
822 Plot对象的结构  271
823 编辑绘图属性  275
824 容器(Container)  276
83 添加交互工具 279
831 平移和缩放  279
832 选取范围  282
833 选取数据点  284
834 套索工具  287
84 二次开发 289
841 用Kiva库在数组上绘图  290
842 Enable库的组件  292
843 设计圆形选择工具  297
844 制作动画演示  301
第9章 TVTK——数据的三维可视化  303
91 流水线(Pipeline)  304
911 显示圆锥  304
912 用ivtk观察流水线  307
92 数据集(Dataset)  313
921 ImageData  313
922 RectilinearGrid  318
923 StructuredGrid 319
924 PolyData  321
93 可视化实例  324
931 切面  325
932 等值面  330
933 流线  333
94 TVTK的改进  337
941 TVTK的基本用法  338
942 Trait属性  339
943 序列化(Pickling)  339
944 集合迭代  340
945 数组操作  341
第10章 Mayavi——更方便的可视化  343
101 用mlab快速绘图  343
1011 点和线  343
1012 Mayavi的流水线  345
1013 二维图像的可视化  348
1014 网格面  352
1015 修改和控制流水线  356
1016 标量场  358
1017 矢量场  361
102 Mayavi和TVTK之间 的关系  363
1021 显示TVTK流水线  363
1022 两条流水线之间的关系  365
X
Python 科学计算
目 录
103 Mayavi应用程序 367
1031 操作流水线  368
1032 命令行和对象浏览器  371
104 将Mayavi嵌入到界面中 374
第11章 VPython——制作3D演示 动画  378
111 场景、物体和照相机 378
1111 控制场景窗口  380
1112 控制照相机  383
1113 模型的属性  384
1114 三维模型  387
112 制作动画演示 390
1121 简单动画  390
1122 盒子中反弹的球  391
113 与场景交互 393
1131 响应键盘事件  394
1132 响应鼠标事件  394
114 用界面控制场景 397
115 创建复杂模型 400
1151 faces()的用法  400
1152 读入模型数据  402
第12章 OpenCV——图像处理和计算机 视觉  408
121 存储图像数据的Mat对象 409
1211 Mat对象和NumPy数组  410
1212 像素点类型  414
1213 其他数据类型  415
1214 Vector类型  417
1215 在图像上绘图  418
122 图像处理 421
1221 二维卷积  421
1222 形态学运算  424
1223 填充——floodFill  426
1224 去瑕疵——inpaint  427
123 图像变换 428
1231 几何变换  428
1232 重映射——remap  430
1233 直方图统计  433
1234 二维离散傅立叶变换  437
124 图像识别  440
1241 用霍夫变换检测直线 和圆  440
1242 图像分割  444
1243 用SURF进行特征匹配  450
第13章 数据和文件  453
131 声音的输入输出  453
1311 读写WAV文件  453
1312 用pyAudio播放和录音  456
132 视频的输入输出  459
1321 读写视频文件  459
1322 安装视频编码  464
133 读写HDF5文件  465
134 读写Excel文件  469
1341 写Excel文件  469
1342 读Excel文件  471
第14章 数字信号系统  473
141 FIR和IIR滤波器  473
142 FIR滤波器设计  477
1421 用firwin()设计滤波器  479
1422 用remez()设计滤波器  481
1423 滤波器的级联  483
143 IIR滤波器设计  485
1431 巴特沃斯低通滤波器  485
1432 双线性变换  487
1433 滤波器的频带转换  490
144 数字滤波器的频率响应  494
145 二次均衡滤波器设计工具  497
146 零相位滤波器  500
147 重取样  501
第15章 频域信号处理  505
151 FFT演示程序 505
1511 FFT知识复习  505
1512 合成时域信号  509
1513 三角波FFT演示程序  511
152 观察信号的频谱 512
1521 窗函数  515
1522 频谱平均  517
1523 谱图  519
153 卷积运算 522
1531 快速卷积  522
1532 分段运算  524
154 信号处理 526
1541 基本框架  527
1542 频域滤波器  528
1543 频率变调处理  530
1544 用谱图差减法降噪  531
155 Hilbert变换 532
第16章 用C语言提高计算效率  537
161 用ctypes调用DLL库 537
162 用Weave嵌入C++程序 541
1621 Weave的工作原理  541
1622 处理NumPy数组  543
1623 使用blitz()提速 546
1624 扩展模块  548
163 用Cython将Python编译 成C 549
1631 编译Cython程序  549
1632 提高计算效率  550
1633 快速访问NumPy数组  553
164 用SWIG创建扩展模块 555
1641 SWIG的调用方法 和实例  555
1642 SWIG基础  558
1643 SWIG处理NumPy数组  566
第17章 自适应滤波器  571
171 自适应滤波器简介  571
1711 系统识别  571
1712 信号预测  572
1713 信号均衡  572
172 NLMS计算公式  573
173 用NumPy实现NLMS算法  575
1731 系统辨识模拟  577
1732 信号均衡模拟  579
1733 卷积逆运算  581
174 用C语言加速NLMS运算 583
1741 用SWIG编写扩展模块  583
1742 用Weave嵌入C++程序  586
第18章 单摆和双摆模拟  588
181 单摆模拟  588
1811 小角度时的摆动周期  589
1812 大角度时的摆动周期  590
182 双摆模拟  592
1821 公式推导  592
1822 微分方程的数值解  595
1823 动画演示  598
第19章 分形几何  599
191 Mandelbrot集合  599
1911 使用NumPy加速计算  601
1912 使用Weave加速计算  603
1913 连续的逃逸时间  604
1914 Mandelbrot演示程序  605
192 迭代函数系统(IFS)  606
1921 二维仿射变换  610
1922 迭代函数系统设计器  610
193 L-System分形  613
194 分形山脉  616
1941 一维中点移位法  616
1942 二维中点移位法  618

1943 菱形方形算法  619

二.计时

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