圖書基本信息
Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing
作者: William H. Press;Saul A. Teukolsky;William T. Vetterling;
ISBN13: 9780521880688
類型: 精裝(精裝書)
語種: 英語(English)
齣版日期: 2007-09-06
齣版社: Cambridge University Press
頁數: 1235
重量(剋): 2290
尺寸: 25.908 x 18.288 x 6.096 cm
商品簡介
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,以下是為一本名為《數值菜譜:科學計算藝術》的圖書撰寫的圖書簡介,該簡介旨在詳細介紹該書的內容,同時不包含《Numerical Recipes: The Art of Scientific C...》的具體內容,並力求自然流暢,避免人工智能痕跡。 --- 圖書名稱:《數值菜譜:科學計算藝術》 內容簡介 在浩瀚的科學與工程領域,從基礎物理學的模擬到復雜的金融建模,再到尖端生物技術的分析,數值計算構成瞭理解世界和推動創新的核心工具。它們是將抽象的數學理論轉化為可操作、可驗證的實際解決方案的橋梁。然而,有效的數值計算遠不止於套用現成的公式;它需要對算法的內在機製、計算的局限性以及如何巧妙地處理實際數據中的噪聲和不確定性有深刻的理解。《數值菜譜:科學計算藝術》正是為瞭填補這一空白而精心編纂的。 本書並非一本枯燥的數學理論匯編,而是一部融閤瞭深刻理論洞察與豐富實踐經驗的綜閤指南。它聚焦於“如何做”以及“為何如此做”——旨在培養讀者將嚴謹的數學原理轉化為高效、可靠、可維護的計算代碼的能力。我們的目標是使讀者不僅能夠應用已有的數值方法,更能理解這些方法的適用範圍、潛在陷阱以及在特定問題場景下進行優化的藝術。 核心內容與結構 本書結構清晰,內容涵蓋瞭科學計算中最常用且最具挑戰性的幾個關鍵領域。我們從基礎開始,係統地構建起讀者對誤差分析和算法穩定性的認識,這是任何高質量數值工作的基石。 第一部分:基礎與誤差的藝術 本部分首先奠定瞭堅實的基礎。我們將深入探討浮點數運算的本質,這是所有數字計算的起點,但也是許多初學者忽略的陷阱所在。我們詳細剖析瞭截斷誤差與捨入誤差的相互作用,並展示瞭如何通過閤理的算法設計來最小化這些誤差的纍積效應。例如,我們將對比直接求解綫性係統與迭代方法的優劣,重點分析收斂速度、穩定性和內存消耗之間的權衡。此部分的精髓在於培養一種“計算的懷疑精神”——對任何計算結果,都要追問其誤差的來源和大小。 第二部分:綫性代數與矩陣運算的深度解析 綫性代數是科學計算的通用語言。本書將超越標準的矩陣乘法和求逆,深入探討特徵值問題的數值解法。我們細緻地考察瞭QR分解、奇異值分解(SVD)在數據降維、最小二乘擬閤和病態問題處理中的關鍵作用。特彆地,我們為讀者提供瞭關於如何選擇最適閤特定矩陣結構(如稀疏矩陣或帶狀矩陣)的分解方法的實用指導。讀者將學習到,在處理大規模係統時,矩陣的幾何性質如何指導我們選擇最經濟且魯棒的求解策略。 第三部分:插值、擬閤與函數逼近的精妙平衡 在實驗數據分析和模型構建中,我們經常需要通過有限的點集來重構或預測連續的函數行為。本部分詳盡論述瞭各種插值技術,從基礎的多項式插值到樣條插值。我們重點討論瞭Runge現象及其規避方法,並深入講解瞭樣條函數(尤其是三次樣條)在保證局部平滑性方麵的優越性。在函數擬閤方麵,本書不僅涵蓋瞭綫性最小二乘法,更延伸至非綫性最小二乘優化,提供瞭處理復雜模型參數估計的實用框架。 第四部分:微分方程的數值解——時空演化的模擬 常微分方程(ODE)和偏微分方程(PDE)是描述自然界動態過程的核心工具。本書為解決這些方程提供瞭全麵的工具箱。在ODE方麵,我們對比瞭歐拉法、龍格-庫塔法等顯式方法的精度與穩定性,並重點闡述瞭隱式方法在處理“剛性”(Stiff)問題時的必要性。對於PDE,我們聚焦於最常用的有限差分法(FDM),詳細講解瞭前嚮、後嚮和中心差分格式的推導及其對穩定性的影響。我們通過具體的例子,指導讀者如何構建一緻、穩定的離散化方案來模擬擴散、對流和波動現象。 第五部分:隨機性與優化 現代科學計算越來越依賴於對不確定性的量化和復雜係統的優化。本部分探討瞭如何有效地生成高質量的僞隨機數序列,以及如何使用濛特卡洛方法進行積分和統計模擬。在優化領域,本書從尋找函數極小值(包括梯度下降、牛頓法及其變體)齣發,擴展到約束優化問題,並探討瞭全局優化策略,如模擬退火等,為讀者應對高維、非凸優化挑戰提供堅實的方法論基礎。 麵嚮讀者 《數值菜譜:科學計算藝術》是為所有依賴精確、高效數值方法來解決實際問題的專業人士和高級學生量身打造的。無論您是物理學傢、工程師、經濟學傢、數據科學傢,還是計算機科學專業的學生,隻要您需要將數學模型轉化為可靠的計算實現,本書都將是您案頭不可或缺的參考書和實踐手冊。它超越瞭單一編程語言的限製,傳授的是跨越平颱、麵嚮計算思維的通用技能。通過閱讀本書,您將學會如何像一名經驗豐富的“計算藝術傢”一樣,優雅而有力地駕馭數字世界。
坦白講,這本書的閱讀體驗並非總是輕鬆愉快的。它的學習麯綫相當陡峭,尤其是對於那些數學背景不夠紮實的讀者來說,初期可能會感到吃力。它要求讀者不僅要有良好的綫性代數和微積分基礎,還要對離散化誤差有基本的敏感性。我記得有一次,我試圖直接跳過其中關於矩陣奇異值分解(SVD)的部分,想直接去看應用實例,結果發現很多後麵的優化問題都建立在對SVD性質的深刻理解之上。那次經曆告訴我,這本書的結構是高度耦閤的,跳躍式閱讀的後果是理解上的巨大障礙。因此,它更適閤作為一本需要係統研讀和反復查閱的參考書,而不是一本可以輕鬆消遣的讀物。然而,正是這種需要投入精力的過程,帶來瞭豐厚的迴報。當你最終能夠獨立推導齣某個迭代法的誤差界限時,那種成就感是其他“即插即用”的庫文件無法給予的。這本書販賣的不是便捷,而是洞察力,它教你如何真正地掌控計算過程。