Scientific Computing 2/e (H)

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具体描述

Heath 2/e, presents a broad overview of numerical methods for solving all the major problems in scientific computing, including linear and nonlinear equations, least squares, eigenvalues, optimization, interpolation, integration, ordinary and partial differential equations, fast Fourier transforms, and random number generators. The treatment is comprehensive yet concise, software-oriented yet compatible with a variety of software packages and programming languages. The book features more than 160 examples, 500 review questions, 240 exercises, and 200 computer problems. Changes for the second edition include: expanded motivational discussions and examples; formal statements of all major algorithms; expanded discussions of existence, uniqueness, and conditioning for each type of problem so that students can recognize "good" and "bad" problem formulations and understand the corresponding quality of results produced; and expanded coverage of several topics, particularly eigenvalues and constrained optimization. The book contains a wealth of material and can be used in a variety of one- or two-term courses in computer science, mathematics, or engineering. Its comprehensiveness and modern perspective, as well as the software pointers provided, also make it a highly useful reference for practicing professionals who need to solve computational problems. --This text refers to the Hardcover edition.

著者信息

图书目录

图书序言

图书试读

用户评价

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初次接触《Scientific Computing 2/e (H)》,我被它严谨的逻辑和深厚的理论功底所折服。作者在讲解科学计算的各个分支时,都显得游刃有余,仿佛将整个领域都了然于胸。我尤其对书中关于“误差分析”的章节印象深刻。作者并没有将误差仅仅视为计算过程中的“杂质”,而是将其提升到了一个非常重要的理论高度。他系统地讲解了截断误差、舍入误差、病态问题等概念,并详细分析了它们是如何在计算过程中累积和传播的。这对于理解计算结果的可靠性至关重要。通过书中的例子,我明白了为什么有些看似简单的计算,在某些情况下会产生巨大的误差,也学会了如何通过选择更合适的算法或调整计算策略来减小误差的影响。另外,书中关于“条件数”的讲解,也让我茅塞顿开。它清晰地解释了输入数据的微小扰动如何被放大,从而导致计算结果的巨大偏差,这对于我们评估问题的“病态程度”提供了量化的指标。作者在介绍各种数值方法时,总是会提及它们在实际应用中的优缺点,以及适用的场景,这为我选择合适的工具提供了宝贵的参考。虽然这本书的数学推导相对较多,但作者的讲解逻辑清晰,条理分明,能够引导读者一步步理解复杂的数学概念。它对我来说,不仅仅是一本知识的传递者,更是一本思想的启迪者,让我对科学计算的理解上升到了一个全新的高度。

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《Scientific Computing 2/e (H)》这本书,我感觉它就像一位经验丰富的向导,带领我探索科学计算的复杂世界。作者在描述各种算法时,不仅仅是给出公式和步骤,更注重揭示算法背后的“数学思想”和“计算哲学”。我特别欣赏书中关于“多尺度分析”和“自适应网格技术”的讨论。作者解释了如何利用不同尺度的信息来高效地解决问题,例如在模拟流体动力学或天气预报时,如何根据局部区域的复杂程度动态调整计算网格的密度。这让我看到了科学计算在处理复杂系统和模拟大型现象时的强大潜力。书中的例子,虽然简洁,但都蕴含着深刻的道理。我记得在讲解“快速多极子方法”(FMM)时,作者用一种非常直观的方式解释了它如何能够大幅降低N体问题的计算复杂度,从而使得模拟大规模物理系统成为可能。这让我对计算效率的提升有了更深刻的认识。此外,作者在讨论“概率与统计在科学计算中的应用”时,也让我大开眼界。他详细介绍了蒙特卡罗方法及其在积分计算、统计推断等方面的应用,并解释了如何利用随机数生成技术来模拟复杂的随机过程。这本书的知识体系非常庞大,需要读者具备扎实的数学功底,但一旦掌握,将会在解决各种科学和工程问题时如虎添翼。

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说实话,《Scientific Computing 2/e (H)》这本书,我不是一次性读完的。它更像是一部我随身携带的“工具手册”和“思想宝库”,在遇到科学计算难题时,我总会第一时间翻开它。这本书最让我觉得价值非凡的地方,在于它对不同数值方法的“哲学”层面的探讨。作者并没有仅仅列出公式,而是深入剖析了每种方法产生的背景、解决的核心问题,以及它们各自的“生存之道”。例如,在讲解最优化方法时,作者从一元函数的最优性条件出发,逐步引申到多元函数的各种梯度下降、牛顿法、拟牛顿法等。他清晰地阐述了每种方法的梯度信息利用程度、计算复杂度以及在不同形状的“目标函数曲面”上的表现。我尤其欣赏作者对于“海森矩阵”的讲解,它不仅是二阶导数信息的体现,更是判断函数局部曲率的重要工具,而这直接关系到优化算法的收敛速度和方向。书中的案例分析,总是能将抽象的理论与具体的应用场景巧妙地联系起来,比如利用最优化方法求解结构工程中的应力分析问题,或者在机器学习中用于模型参数的训练。这种“知其然,更知其所以然”的学习体验,让我觉得非常有成就感。这本书的深度,让我每次重读都能有新的发现和体会。它不仅仅教会了我“如何计算”,更让我理解了“为何这样计算”,以及“在何种情况下选择何种计算”。

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当我开始阅读《Scientific Computing 2/e (H)》时,我并不知道它会给我带来如此大的启发。这本书在讲解科学计算方法时,总是能够从宏观到微观,从原理到细节,都进行深入而清晰的阐述。我尤其对书中关于“符号计算”与“数值计算”的对比和结合感到着迷。作者详细介绍了符号计算在代数运算、公式推导方面的优势,以及它如何能够为数值计算提供精确的解析结果。同时,他也阐述了数值计算在处理复杂方程、大数据集方面的不可替代性。这种对两种计算范式的深入理解,让我能够更全面地看待科学计算的整体图景。书中关于“并行计算”和“分布式计算”的讨论,也让我看到了科学计算未来的发展方向。作者详细介绍了各种并行计算模型,如共享内存模型、分布式内存模型,以及如何在这些模型上高效地实现科学计算算法。这对于我理解如何利用现代高性能计算资源来解决大规模问题至关重要。我记得书中用了一个例子,展示了如何将一个大型的有限元问题分解成多个子问题,并在多个处理器上并行求解,从而显著缩短了计算时间。这本书的内容非常丰富,涵盖了科学计算的各个重要方面,需要读者投入大量的时间和精力去学习,但其价值是毋庸置疑的。

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《Scientific Computing 2/e (H)》这本书,我把它当做我科学计算知识体系的“基石”。作者在讲解各种数值算法时,总是能以一种非常系统和全面的方式来呈现。我特别欣赏他对“收敛性和稳定性”的反复强调。他不仅定义了这些概念,还通过大量的例子和图示,生动地展示了它们在数值计算中的重要性。例如,在讲解常微分方程的数值解法时,作者会详细分析不同方法的“精度”和“稳定性”,以及它们在处理“刚性方程组”时的表现。这让我明白,一个看似简单的数值方法,其背后的数学原理和工程考量是如此之多。书中关于“条件数”的讲解,也让我对输入数据扰动对计算结果的影响有了更深刻的认识。作者清晰地解释了为什么 ill-conditioned problems 会导致不准确的计算结果,以及如何通过一些技术来缓解这个问题。我记得书中用了一个例子,展示了如何通过改变方程组的系数,来观察其条件数的变化,以及最终计算结果的偏差。这本书的内容深度和广度都非常可观,需要读者具备一定的数学和编程基础。但正因如此,它能够提供一个坚实的学习平台,让读者能够深入理解科学计算的本质,并能够将其应用于更广泛的实际问题中。

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我拿到《Scientific Computing 2/e (H)》的时候,其实心里是有点打鼓的。毕竟“Scientific Computing”这几个词听起来就不是轻松的读物。然而,当我真正开始沉浸其中时,惊喜接踵而至。作者在讲解过程中,非常注重理论与实践的结合。书中的例子,虽然都是高度提炼过的,但它们都紧密围绕着科学研究和工程计算中的核心问题。比如,在处理非线性方程组时,作者不仅详细介绍了牛顿法及其变种,还通过一个实际的物理模拟问题,生动地展示了这些方法如何被用来求解复杂的现实难题。我特别赞赏作者在解释算法的收敛性和稳定性时所采用的严谨逻辑。他不会回避那些棘手的数学证明,但会通过清晰的语言和辅助性的图表,让读者逐步理解其中的奥妙。这让我意识到,科学计算不仅仅是“会用”工具,更重要的是“理解”工具的原理,才能更好地驾驭它们。书中关于插值和拟合的章节,也让我受益匪浅。我之前在处理实验数据时,常常为如何选择合适的插值多项式或者拟合函数而苦恼,这本书提供了一套系统的方法论,让我能够根据数据的特点和问题的需求,做出更明智的选择。而且,作者对各种方法的局限性和适用范围的讨论,也极大地帮助我避免了在实际应用中可能遇到的误区。尽管这本书的篇幅不小,内容也相当密集,但作者的叙述风格却并不枯燥,反而有一种娓娓道来的亲切感,这让我在阅读过程中始终保持着高度的专注和浓厚的兴趣。

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《Scientific Computing 2/e (H)》这本书,我可以说是在它里面“遨游”了很长一段时间。它不是那种可以速成的读物,更像是一坛陈年的老酒,需要慢慢品味。书中最吸引我的地方,在于作者对“离散化”这一核心概念的深入剖析。无论是有限差分法、有限元法还是谱方法,作者都从其根本原理出发,详细阐述了如何将连续的数学模型转化为离散的代数方程组,进而通过计算机求解。他对于有限元法的讲解尤其精彩,从单元的选取、形函数的构造,到刚度矩阵和载荷向量的组装,每一步都讲解得非常透彻。我还记得,书中用了一个关于热传导方程的例子,作者通过详细的步骤展示了如何构建有限元模型,并解释了网格划分密度对计算精度和效率的影响。这让我深刻理解了“建模”在科学计算中的重要性,以及不同数值方法的“精妙之处”。作者对于“迭代”这一计算策略的讲解,也让我受益匪浅。他不仅介绍了各种迭代法的基本思想,还深入探讨了它们的收敛性判断准则,以及如何通过预条件技术来加速收敛。这对于处理大规模稀疏线性系统非常关键,也是我工作中经常遇到的挑战。这本书的内容非常扎实,需要读者具备一定的数学基础,但回报也是巨大的。它让我不再仅仅满足于“调用现成的库函数”,而是能够理解它们背后的数学原理,从而能够更灵活、更有效地解决复杂问题。

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阅读《Scientific Computing 2/e (H)》的过程,更像是一场与数学和算法的深度对话。作者在书中展现出的非凡洞察力,让我对许多看似抽象的科学计算方法有了具象化的理解。举个例子,在讨论线性代数方程组的求解时,作者并没有止步于介绍高斯消元法等基本方法,而是花了大量篇幅深入剖析了迭代法的原理、收敛性条件以及在大型稀疏矩阵求解中的优势。这一点对我来说尤其重要,因为我日常工作中经常会遇到需要处理巨量数据的场景,而传统的直接求解方法往往显得力不从心。作者通过对不同迭代算法(如雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代、共轭梯度法等)的详细推导和比较,让我清晰地认识到在特定问题背景下选择最优算法的重要性。书中的图示,虽然不多,但每一张都恰到好处地解释了复杂的概念,比如收敛的几何意义,或者误差传播的路径。我尤其印象深刻的是关于快速傅里叶变换(FFT)的章节,作者用一种非常直观的方式解释了FFT如何将原本复杂度极高的离散傅里叶变换(DFT)计算效率大幅提升,并且还探讨了FFT在信号处理、图像分析等领域的广泛应用。这不仅仅是知识的传递,更是思维方式的启迪。我常常在思考,如果我早几年接触到这本书,我的研究和工作可能会因此发生多大的改变。这本书的内容深度和专业性,无疑是它最大的亮点,但也意味着读者需要具备一定的数学基础和编程经验才能更好地吸收。但正是这种“门槛”,筛选出了真正对科学计算有热情和潜力的读者。

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这本书,我断断续续地读了有好几个月了,实在是很想把它讲透彻。首先,它的标题“Scientific Computing 2/e (H)”就给我一种沉甸甸的感觉,仿佛里面藏着一座理论的宝库。翻开第一页,我就被那密密麻麻的公式和严谨的数学符号所吸引,虽然有些地方看得我云里雾里,但不得不佩服作者在数学建模和算法设计上的深度。特别是关于数值积分和微分方程求解的部分,作者的讲解思路非常清晰,从最基本的原理出发,逐步推导出各种方法的优劣,并通过详细的例子来展示它们在实际问题中的应用。我特别喜欢作者对于误差分析的细致阐述,这让我对计算的精确性有了更深刻的认识,也明白了为什么在科学计算中,理解和控制误差是至关重要的。书中的代码示例,虽然不是直接教学编程语言,但其背后蕴含的逻辑和算法思想,让我对如何将数学模型转化为可执行的代码有了全新的视角。每一次遇到难题,我都会回头翻看相关的章节,总能在作者的引导下找到解决问题的线索。这种深度和广度,对于任何一个想深入理解科学计算领域的人来说,都是一笔宝贵的财富。当然,坦白说,有些章节对我来说还是挑战不小,需要反复咀嚼,甚至还需要参考一些其他的资料才能完全领会。但正是这种挑战性,激发了我不断学习和探索的动力。总而言之,这本书不仅仅是一本教科书,更像是一位经验丰富的导师,它以其严谨的学术态度和深厚的专业功底,引领我一步步走进了科学计算的殿堂,让我对这个领域产生了浓厚的兴趣,并渴望更深入地学习和实践。

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当我打开《Scientific Computing 2/e (H)》时,我预想过它会是一本枯燥乏味的理论书籍。然而,事实证明我的想法太片面了。这本书在讲解科学计算的各个方面时,都充满了智慧和洞见。作者对“奇点处理”和“不适定问题”的讨论,对我触动很大。他并没有回避这些数学和计算中的“难点”,而是深入剖析了它们的成因,并提供了多种数值方法来应对。例如,在处理不适定问题时,作者详细介绍了正则化方法,如Tikhonov正则化,并解释了正则化参数的选择如何影响解的稳定性和逼近真实解的能力。这让我明白了,在科学计算中,很多时候并不是存在“绝对正确”的解,而是需要在精确性和稳定性之间进行权衡。书中关于“隐式方法”和“显式方法”的对比分析,也让我对数值积分和微分方程求解有了更深入的理解。作者清晰地解释了它们在计算效率、稳定性和精度上的差异,以及各自适用的场景。我尤其喜欢作者对“龙格-库塔法”的讲解,他从低阶方法逐步推广到高阶方法,并详细分析了不同阶数方法的收敛性和截断误差。这让我能够根据问题的要求,选择最合适的求解器。这本书的理论深度和广度都非常出色,它让我明白,科学计算并非简单的“数值计算”,而是一门融合了数学、计算机科学和特定应用领域的综合性学科。

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