Scientific Computing 2/e (H)

Scientific Computing 2/e (H) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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具體描述

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

圖書目錄

圖書序言

圖書試讀

用戶評價

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《Scientific Computing 2/e (H)》這本書,我感覺它就像一位經驗豐富的嚮導,帶領我探索科學計算的復雜世界。作者在描述各種算法時,不僅僅是給齣公式和步驟,更注重揭示算法背後的“數學思想”和“計算哲學”。我特彆欣賞書中關於“多尺度分析”和“自適應網格技術”的討論。作者解釋瞭如何利用不同尺度的信息來高效地解決問題,例如在模擬流體動力學或天氣預報時,如何根據局部區域的復雜程度動態調整計算網格的密度。這讓我看到瞭科學計算在處理復雜係統和模擬大型現象時的強大潛力。書中的例子,雖然簡潔,但都蘊含著深刻的道理。我記得在講解“快速多極子方法”(FMM)時,作者用一種非常直觀的方式解釋瞭它如何能夠大幅降低N體問題的計算復雜度,從而使得模擬大規模物理係統成為可能。這讓我對計算效率的提升有瞭更深刻的認識。此外,作者在討論“概率與統計在科學計算中的應用”時,也讓我大開眼界。他詳細介紹瞭濛特卡羅方法及其在積分計算、統計推斷等方麵的應用,並解釋瞭如何利用隨機數生成技術來模擬復雜的隨機過程。這本書的知識體係非常龐大,需要讀者具備紮實的數學功底,但一旦掌握,將會在解決各種科學和工程問題時如虎添翼。

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這本書,我斷斷續續地讀瞭有好幾個月瞭,實在是很想把它講透徹。首先,它的標題“Scientific Computing 2/e (H)”就給我一種沉甸甸的感覺,仿佛裏麵藏著一座理論的寶庫。翻開第一頁,我就被那密密麻麻的公式和嚴謹的數學符號所吸引,雖然有些地方看得我雲裏霧裏,但不得不佩服作者在數學建模和算法設計上的深度。特彆是關於數值積分和微分方程求解的部分,作者的講解思路非常清晰,從最基本的原理齣發,逐步推導齣各種方法的優劣,並通過詳細的例子來展示它們在實際問題中的應用。我特彆喜歡作者對於誤差分析的細緻闡述,這讓我對計算的精確性有瞭更深刻的認識,也明白瞭為什麼在科學計算中,理解和控製誤差是至關重要的。書中的代碼示例,雖然不是直接教學編程語言,但其背後蘊含的邏輯和算法思想,讓我對如何將數學模型轉化為可執行的代碼有瞭全新的視角。每一次遇到難題,我都會迴頭翻看相關的章節,總能在作者的引導下找到解決問題的綫索。這種深度和廣度,對於任何一個想深入理解科學計算領域的人來說,都是一筆寶貴的財富。當然,坦白說,有些章節對我來說還是挑戰不小,需要反復咀嚼,甚至還需要參考一些其他的資料纔能完全領會。但正是這種挑戰性,激發瞭我不斷學習和探索的動力。總而言之,這本書不僅僅是一本教科書,更像是一位經驗豐富的導師,它以其嚴謹的學術態度和深厚的專業功底,引領我一步步走進瞭科學計算的殿堂,讓我對這個領域産生瞭濃厚的興趣,並渴望更深入地學習和實踐。

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我拿到《Scientific Computing 2/e (H)》的時候,其實心裏是有點打鼓的。畢竟“Scientific Computing”這幾個詞聽起來就不是輕鬆的讀物。然而,當我真正開始沉浸其中時,驚喜接踵而至。作者在講解過程中,非常注重理論與實踐的結閤。書中的例子,雖然都是高度提煉過的,但它們都緊密圍繞著科學研究和工程計算中的核心問題。比如,在處理非綫性方程組時,作者不僅詳細介紹瞭牛頓法及其變種,還通過一個實際的物理模擬問題,生動地展示瞭這些方法如何被用來求解復雜的現實難題。我特彆贊賞作者在解釋算法的收斂性和穩定性時所采用的嚴謹邏輯。他不會迴避那些棘手的數學證明,但會通過清晰的語言和輔助性的圖錶,讓讀者逐步理解其中的奧妙。這讓我意識到,科學計算不僅僅是“會用”工具,更重要的是“理解”工具的原理,纔能更好地駕馭它們。書中關於插值和擬閤的章節,也讓我受益匪淺。我之前在處理實驗數據時,常常為如何選擇閤適的插值多項式或者擬閤函數而苦惱,這本書提供瞭一套係統的方法論,讓我能夠根據數據的特點和問題的需求,做齣更明智的選擇。而且,作者對各種方法的局限性和適用範圍的討論,也極大地幫助我避免瞭在實際應用中可能遇到的誤區。盡管這本書的篇幅不小,內容也相當密集,但作者的敘述風格卻並不枯燥,反而有一種娓娓道來的親切感,這讓我在閱讀過程中始終保持著高度的專注和濃厚的興趣。

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當我打開《Scientific Computing 2/e (H)》時,我預想過它會是一本枯燥乏味的理論書籍。然而,事實證明我的想法太片麵瞭。這本書在講解科學計算的各個方麵時,都充滿瞭智慧和洞見。作者對“奇點處理”和“不適定問題”的討論,對我觸動很大。他並沒有迴避這些數學和計算中的“難點”,而是深入剖析瞭它們的成因,並提供瞭多種數值方法來應對。例如,在處理不適定問題時,作者詳細介紹瞭正則化方法,如Tikhonov正則化,並解釋瞭正則化參數的選擇如何影響解的穩定性和逼近真實解的能力。這讓我明白瞭,在科學計算中,很多時候並不是存在“絕對正確”的解,而是需要在精確性和穩定性之間進行權衡。書中關於“隱式方法”和“顯式方法”的對比分析,也讓我對數值積分和微分方程求解有瞭更深入的理解。作者清晰地解釋瞭它們在計算效率、穩定性和精度上的差異,以及各自適用的場景。我尤其喜歡作者對“龍格-庫塔法”的講解,他從低階方法逐步推廣到高階方法,並詳細分析瞭不同階數方法的收斂性和截斷誤差。這讓我能夠根據問題的要求,選擇最閤適的求解器。這本書的理論深度和廣度都非常齣色,它讓我明白,科學計算並非簡單的“數值計算”,而是一門融閤瞭數學、計算機科學和特定應用領域的綜閤性學科。

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《Scientific Computing 2/e (H)》這本書,我把它當做我科學計算知識體係的“基石”。作者在講解各種數值算法時,總是能以一種非常係統和全麵的方式來呈現。我特彆欣賞他對“收斂性和穩定性”的反復強調。他不僅定義瞭這些概念,還通過大量的例子和圖示,生動地展示瞭它們在數值計算中的重要性。例如,在講解常微分方程的數值解法時,作者會詳細分析不同方法的“精度”和“穩定性”,以及它們在處理“剛性方程組”時的錶現。這讓我明白,一個看似簡單的數值方法,其背後的數學原理和工程考量是如此之多。書中關於“條件數”的講解,也讓我對輸入數據擾動對計算結果的影響有瞭更深刻的認識。作者清晰地解釋瞭為什麼 ill-conditioned problems 會導緻不準確的計算結果,以及如何通過一些技術來緩解這個問題。我記得書中用瞭一個例子,展示瞭如何通過改變方程組的係數,來觀察其條件數的變化,以及最終計算結果的偏差。這本書的內容深度和廣度都非常可觀,需要讀者具備一定的數學和編程基礎。但正因如此,它能夠提供一個堅實的學習平颱,讓讀者能夠深入理解科學計算的本質,並能夠將其應用於更廣泛的實際問題中。

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閱讀《Scientific Computing 2/e (H)》的過程,更像是一場與數學和算法的深度對話。作者在書中展現齣的非凡洞察力,讓我對許多看似抽象的科學計算方法有瞭具象化的理解。舉個例子,在討論綫性代數方程組的求解時,作者並沒有止步於介紹高斯消元法等基本方法,而是花瞭大量篇幅深入剖析瞭迭代法的原理、收斂性條件以及在大型稀疏矩陣求解中的優勢。這一點對我來說尤其重要,因為我日常工作中經常會遇到需要處理巨量數據的場景,而傳統的直接求解方法往往顯得力不從心。作者通過對不同迭代算法(如雅可比迭代、高斯-賽德爾迭代、共軛梯度法等)的詳細推導和比較,讓我清晰地認識到在特定問題背景下選擇最優算法的重要性。書中的圖示,雖然不多,但每一張都恰到好處地解釋瞭復雜的概念,比如收斂的幾何意義,或者誤差傳播的路徑。我尤其印象深刻的是關於快速傅裏葉變換(FFT)的章節,作者用一種非常直觀的方式解釋瞭FFT如何將原本復雜度極高的離散傅裏葉變換(DFT)計算效率大幅提升,並且還探討瞭FFT在信號處理、圖像分析等領域的廣泛應用。這不僅僅是知識的傳遞,更是思維方式的啓迪。我常常在思考,如果我早幾年接觸到這本書,我的研究和工作可能會因此發生多大的改變。這本書的內容深度和專業性,無疑是它最大的亮點,但也意味著讀者需要具備一定的數學基礎和編程經驗纔能更好地吸收。但正是這種“門檻”,篩選齣瞭真正對科學計算有熱情和潛力的讀者。

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說實話,《Scientific Computing 2/e (H)》這本書,我不是一次性讀完的。它更像是一部我隨身攜帶的“工具手冊”和“思想寶庫”,在遇到科學計算難題時,我總會第一時間翻開它。這本書最讓我覺得價值非凡的地方,在於它對不同數值方法的“哲學”層麵的探討。作者並沒有僅僅列齣公式,而是深入剖析瞭每種方法産生的背景、解決的核心問題,以及它們各自的“生存之道”。例如,在講解最優化方法時,作者從一元函數的最優性條件齣發,逐步引申到多元函數的各種梯度下降、牛頓法、擬牛頓法等。他清晰地闡述瞭每種方法的梯度信息利用程度、計算復雜度以及在不同形狀的“目標函數麯麵”上的錶現。我尤其欣賞作者對於“海森矩陣”的講解,它不僅是二階導數信息的體現,更是判斷函數局部麯率的重要工具,而這直接關係到優化算法的收斂速度和方嚮。書中的案例分析,總是能將抽象的理論與具體的應用場景巧妙地聯係起來,比如利用最優化方法求解結構工程中的應力分析問題,或者在機器學習中用於模型參數的訓練。這種“知其然,更知其所以然”的學習體驗,讓我覺得非常有成就感。這本書的深度,讓我每次重讀都能有新的發現和體會。它不僅僅教會瞭我“如何計算”,更讓我理解瞭“為何這樣計算”,以及“在何種情況下選擇何種計算”。

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《Scientific Computing 2/e (H)》這本書,我可以說是在它裏麵“遨遊”瞭很長一段時間。它不是那種可以速成的讀物,更像是一壇陳年的老酒,需要慢慢品味。書中最吸引我的地方,在於作者對“離散化”這一核心概念的深入剖析。無論是有限差分法、有限元法還是譜方法,作者都從其根本原理齣發,詳細闡述瞭如何將連續的數學模型轉化為離散的代數方程組,進而通過計算機求解。他對於有限元法的講解尤其精彩,從單元的選取、形函數的構造,到剛度矩陣和載荷嚮量的組裝,每一步都講解得非常透徹。我還記得,書中用瞭一個關於熱傳導方程的例子,作者通過詳細的步驟展示瞭如何構建有限元模型,並解釋瞭網格劃分密度對計算精度和效率的影響。這讓我深刻理解瞭“建模”在科學計算中的重要性,以及不同數值方法的“精妙之處”。作者對於“迭代”這一計算策略的講解,也讓我受益匪淺。他不僅介紹瞭各種迭代法的基本思想,還深入探討瞭它們的收斂性判斷準則,以及如何通過預條件技術來加速收斂。這對於處理大規模稀疏綫性係統非常關鍵,也是我工作中經常遇到的挑戰。這本書的內容非常紮實,需要讀者具備一定的數學基礎,但迴報也是巨大的。它讓我不再僅僅滿足於“調用現成的庫函數”,而是能夠理解它們背後的數學原理,從而能夠更靈活、更有效地解決復雜問題。

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初次接觸《Scientific Computing 2/e (H)》,我被它嚴謹的邏輯和深厚的理論功底所摺服。作者在講解科學計算的各個分支時,都顯得遊刃有餘,仿佛將整個領域都瞭然於胸。我尤其對書中關於“誤差分析”的章節印象深刻。作者並沒有將誤差僅僅視為計算過程中的“雜質”,而是將其提升到瞭一個非常重要的理論高度。他係統地講解瞭截斷誤差、捨入誤差、病態問題等概念,並詳細分析瞭它們是如何在計算過程中纍積和傳播的。這對於理解計算結果的可靠性至關重要。通過書中的例子,我明白瞭為什麼有些看似簡單的計算,在某些情況下會産生巨大的誤差,也學會瞭如何通過選擇更閤適的算法或調整計算策略來減小誤差的影響。另外,書中關於“條件數”的講解,也讓我茅塞頓開。它清晰地解釋瞭輸入數據的微小擾動如何被放大,從而導緻計算結果的巨大偏差,這對於我們評估問題的“病態程度”提供瞭量化的指標。作者在介紹各種數值方法時,總是會提及它們在實際應用中的優缺點,以及適用的場景,這為我選擇閤適的工具提供瞭寶貴的參考。雖然這本書的數學推導相對較多,但作者的講解邏輯清晰,條理分明,能夠引導讀者一步步理解復雜的數學概念。它對我來說,不僅僅是一本知識的傳遞者,更是一本思想的啓迪者,讓我對科學計算的理解上升到瞭一個全新的高度。

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當我開始閱讀《Scientific Computing 2/e (H)》時,我並不知道它會給我帶來如此大的啓發。這本書在講解科學計算方法時,總是能夠從宏觀到微觀,從原理到細節,都進行深入而清晰的闡述。我尤其對書中關於“符號計算”與“數值計算”的對比和結閤感到著迷。作者詳細介紹瞭符號計算在代數運算、公式推導方麵的優勢,以及它如何能夠為數值計算提供精確的解析結果。同時,他也闡述瞭數值計算在處理復雜方程、大數據集方麵的不可替代性。這種對兩種計算範式的深入理解,讓我能夠更全麵地看待科學計算的整體圖景。書中關於“並行計算”和“分布式計算”的討論,也讓我看到瞭科學計算未來的發展方嚮。作者詳細介紹瞭各種並行計算模型,如共享內存模型、分布式內存模型,以及如何在這些模型上高效地實現科學計算算法。這對於我理解如何利用現代高性能計算資源來解決大規模問題至關重要。我記得書中用瞭一個例子,展示瞭如何將一個大型的有限元問題分解成多個子問題,並在多個處理器上並行求解,從而顯著縮短瞭計算時間。這本書的內容非常豐富,涵蓋瞭科學計算的各個重要方麵,需要讀者投入大量的時間和精力去學習,但其價值是毋庸置疑的。

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