图书基本信息
Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing
作者: William H. Press;Saul A. Teukolsky;William T. Vetterling;
ISBN13: 9780521880688
类型: 精装(精装书)
语种: 英语(English)
出版日期: 2007-09-06
出版社: Cambridge University Press
页数: 1235
重量(克): 2290
尺寸: 25.908 x 18.288 x 6.096 cm
商品简介
Co-authored by four leading scientists from academia and industry, Numerical Recipes Third Edition starts with basic mathematics and computer science and proceeds to complete, working routines. Widely recognized as the most comprehensive, accessible and practical basis for scientific computing, this new edition incorporates more than 400 Numerical Recipes routines, many of them new or upgraded. The executable C++ code, now printed in color for easy reading, adopts an object-oriented style particularly suited to scientific applications. The whole book is presented in the informal, easy-to-read style that made earlier editions so popular. Please visit www.nr.com or www.cambridge.org/us/numericalrecipes for more details. More information concerning licenses is available at: www.nr.com/licenses New key features:
- 2 new chapters, 25 new sections, 25% longer than Second Edition
- Thorough upgrades throughout the text
- Over 100 completely new routines and upgrades of many more.
- New Classification and Inference chapter, including Gaussian mixture models, HMMs, hierarchical clustering, Support Vector Machines
- New Computational Geometry chapter covers KD trees, quad- and octrees, Delaunay triangulation, and algorithms for lines, polygons, triangles, and spheres
- New sections include interior point methods for linear programming, Monte Carlo Markov Chains, spectral and pseudospectral methods for PDEs, and many new statistical distributions
- An expanded treatment of ODEs with completely new routines
Plus comprehensive coverage of
- linear algebra, interpolation, special functions, random numbers, nonlinear sets of equations, optimization, eigensystems, Fourier methods and wavelets, statistical tests, ODEs and PDEs, integral equations, and inverse theory
好的,以下是为一本名为《数值菜谱:科学计算艺术》的图书撰写的图书简介,该简介旨在详细介绍该书的内容,同时不包含《Numerical Recipes: The Art of Scientific C...》的具体内容,并力求自然流畅,避免人工智能痕迹。 --- 图书名称:《数值菜谱:科学计算艺术》 内容简介 在浩瀚的科学与工程领域,从基础物理学的模拟到复杂的金融建模,再到尖端生物技术的分析,数值计算构成了理解世界和推动创新的核心工具。它们是将抽象的数学理论转化为可操作、可验证的实际解决方案的桥梁。然而,有效的数值计算远不止于套用现成的公式;它需要对算法的内在机制、计算的局限性以及如何巧妙地处理实际数据中的噪声和不确定性有深刻的理解。《数值菜谱:科学计算艺术》正是为了填补这一空白而精心编纂的。 本书并非一本枯燥的数学理论汇编,而是一部融合了深刻理论洞察与丰富实践经验的综合指南。它聚焦于“如何做”以及“为何如此做”——旨在培养读者将严谨的数学原理转化为高效、可靠、可维护的计算代码的能力。我们的目标是使读者不仅能够应用已有的数值方法,更能理解这些方法的适用范围、潜在陷阱以及在特定问题场景下进行优化的艺术。 核心内容与结构 本书结构清晰,内容涵盖了科学计算中最常用且最具挑战性的几个关键领域。我们从基础开始,系统地构建起读者对误差分析和算法稳定性的认识,这是任何高质量数值工作的基石。 第一部分:基础与误差的艺术 本部分首先奠定了坚实的基础。我们将深入探讨浮点数运算的本质,这是所有数字计算的起点,但也是许多初学者忽略的陷阱所在。我们详细剖析了截断误差与舍入误差的相互作用,并展示了如何通过合理的算法设计来最小化这些误差的累积效应。例如,我们将对比直接求解线性系统与迭代方法的优劣,重点分析收敛速度、稳定性和内存消耗之间的权衡。此部分的精髓在于培养一种“计算的怀疑精神”——对任何计算结果,都要追问其误差的来源和大小。 第二部分:线性代数与矩阵运算的深度解析 线性代数是科学计算的通用语言。本书将超越标准的矩阵乘法和求逆,深入探讨特征值问题的数值解法。我们细致地考察了QR分解、奇异值分解(SVD)在数据降维、最小二乘拟合和病态问题处理中的关键作用。特别地,我们为读者提供了关于如何选择最适合特定矩阵结构(如稀疏矩阵或带状矩阵)的分解方法的实用指导。读者将学习到,在处理大规模系统时,矩阵的几何性质如何指导我们选择最经济且鲁棒的求解策略。 第三部分:插值、拟合与函数逼近的精妙平衡 在实验数据分析和模型构建中,我们经常需要通过有限的点集来重构或预测连续的函数行为。本部分详尽论述了各种插值技术,从基础的多项式插值到样条插值。我们重点讨论了Runge现象及其规避方法,并深入讲解了样条函数(尤其是三次样条)在保证局部平滑性方面的优越性。在函数拟合方面,本书不仅涵盖了线性最小二乘法,更延伸至非线性最小二乘优化,提供了处理复杂模型参数估计的实用框架。 第四部分:微分方程的数值解——时空演化的模拟 常微分方程(ODE)和偏微分方程(PDE)是描述自然界动态过程的核心工具。本书为解决这些方程提供了全面的工具箱。在ODE方面,我们对比了欧拉法、龙格-库塔法等显式方法的精度与稳定性,并重点阐述了隐式方法在处理“刚性”(Stiff)问题时的必要性。对于PDE,我们聚焦于最常用的有限差分法(FDM),详细讲解了前向、后向和中心差分格式的推导及其对稳定性的影响。我们通过具体的例子,指导读者如何构建一致、稳定的离散化方案来模拟扩散、对流和波动现象。 第五部分:随机性与优化 现代科学计算越来越依赖于对不确定性的量化和复杂系统的优化。本部分探讨了如何有效地生成高质量的伪随机数序列,以及如何使用蒙特卡洛方法进行积分和统计模拟。在优化领域,本书从寻找函数极小值(包括梯度下降、牛顿法及其变体)出发,扩展到约束优化问题,并探讨了全局优化策略,如模拟退火等,为读者应对高维、非凸优化挑战提供坚实的方法论基础。 面向读者 《数值菜谱:科学计算艺术》是为所有依赖精确、高效数值方法来解决实际问题的专业人士和高级学生量身打造的。无论您是物理学家、工程师、经济学家、数据科学家,还是计算机科学专业的学生,只要您需要将数学模型转化为可靠的计算实现,本书都将是您案头不可或缺的参考书和实践手册。它超越了单一编程语言的限制,传授的是跨越平台、面向计算思维的通用技能。通过阅读本书,您将学会如何像一名经验丰富的“计算艺术家”一样,优雅而有力地驾驭数字世界。
这本书给我的感觉,更像是一本陪伴我度过多年科研生涯的老友,而不是一本需要快速啃完的教材。它的厚度本身就说明了其内容的广度和深度。我尤其欣赏它在处理随机数生成和蒙特卡洛模拟这块的叙述。在很多其他资源中,这部分内容要么被简化为几个标准库函数的使用,要么则陷入晦涩的数论细节。但这本书的处理方式非常巧妙,它不仅详细介绍了各种伪随机数生成器的统计特性测试方法,还花了相当的篇幅讨论了如何利用马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法来处理高维积分问题。我记得有一次,我需要评估一个非常复杂的概率密度函数的期望值,尝试了多种传统方法都陷入了维度灾难。最终,是参考了书中的关于Metropolis-Hastings算法的实现细节,才得以成功。书中的注释和旁白,常常透露出一种老派学者的严谨和幽默感,让原本枯燥的公式推导过程变得生动起来。它不是那种能让你一夜之间成为专家的书,但它能确保你走在正确的、坚实的基础之上。