python科學(xué)計(jì)算常用的數(shù)學(xué)科學(xué)計(jì)算庫(kù)是什么

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python的五大特點(diǎn)是什么

python的五大特點(diǎn)：1.簡(jiǎn)單易學(xué)，開(kāi)發(fā)程序時(shí)，專注的是解決問(wèn)題,而不是搞明白語(yǔ)言本身。2.面向?qū)ο?，與其他主要的語(yǔ)言如C++和Java相比, Python以一種非常強(qiáng)大又簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο缶幊獭?.可移植性，Python程序無(wú)需修改就可以在各種平臺(tái)上運(yùn)行。4.解釋性，Python語(yǔ)言寫(xiě)的程序不需要編譯成二進(jìn)制代碼,可以直接從源代碼運(yùn)行程序。5.開(kāi)源，Python是 FLOSS(自由/開(kāi)放源碼軟件)之一。

1.numpy（高效多維數(shù)據(jù)表示）

NumPy數(shù)組可以將許多數(shù)據(jù)處理任務(wù)表述為簡(jiǎn)潔的數(shù)組表達(dá)式，否則需要編寫(xiě)循環(huán)。用數(shù)組表達(dá)式代替循環(huán)的做法，通常被稱為矢量化。通常矢量化數(shù)組運(yùn)算要比等價(jià)的純Python方式快上一兩個(gè)數(shù)量級(jí)，尤其是各種數(shù)值計(jì)算。

假設(shè)我們想要在一組值(網(wǎng)格型)上計(jì)算函數(shù)sqrt(x^2 + y^2)。np.meshgrid()函數(shù)接受兩個(gè)一維數(shù)組，并產(chǎn)生兩個(gè)二維矩陣，對(duì)應(yīng)于兩個(gè)數(shù)組中所有的(x, y)對(duì)。

points = np.arange(-5, 5, 0.01) #1000個(gè)間隔相等的點(diǎn)。xs, ys = np.meshgrid(points, points)z = np.sqrt(xs ** 2 + ys ** 2)

2.scipy（數(shù)值計(jì)算）

Scipy在Numpy的基礎(chǔ)上則加了眾多的數(shù)學(xué)計(jì)算，科學(xué)計(jì)算以及工程計(jì)算中常用的模塊，例如線性代數(shù)，常微分方程的數(shù)值求解，信號(hào)處理，圖像處理，系數(shù)矩陣等。在本章中，將通過(guò)實(shí)例介紹Scipy中常用的的一些模塊。為了方便讀者理解，在示例程序中使用matplotlib，TVTK以及Mayavi等擴(kuò)展繪制二維以及三維圖表。

Scipy的special模塊是一個(gè)非常完整的函數(shù)庫(kù)，其中包含了基本數(shù)學(xué)函數(shù)，特殊數(shù)學(xué)函數(shù)以及Numpy中出現(xiàn)的所有函數(shù)。

伽馬（gamma）函數(shù)γ時(shí)概率統(tǒng)計(jì)學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)的一個(gè)函數(shù)，它計(jì)算公式如下：

顯然這樣計(jì)算起來(lái)特別的麻煩，幸運(yùn)的是。scipy.special中有內(nèi)置的gamma模塊。

>>> import scipy.special  as S
>>> S.gamma(4)
6.0
>>> S.gamma(0.5)
1.7724538509055159
>>> S.gamma(1+1j)
(0.4980156681183554-0.15494982830181081j)
>>> S.gamma(1000)
inf

Γ（z）函數(shù)時(shí)結(jié)成函數(shù)在實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)系上的擴(kuò)展，他的增長(zhǎng)速度特別的塊，1000的階乘就超過(guò)了雙精度浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍，因此結(jié)果就是無(wú)窮大。為了計(jì)算更大的范圍可以使用gammaln（）計(jì)算ln（|Γ（x）|）的只，它使用特殊的算法，能夠直接計(jì)算Γ函數(shù)的對(duì)數(shù)值，因此可以表示更大的范圍。

3.sympy（符號(hào)計(jì)算）

SymPy是Python的一個(gè)數(shù)學(xué)符號(hào)計(jì)算庫(kù)。它目的在于成為一個(gè)富有特色的計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)。它保證自身的代碼盡可能的簡(jiǎn)單，且易于理解，容易擴(kuò)展。SymPy完全由Python寫(xiě)成，不需要額外的庫(kù)。

Sympy安裝

pip install sympy

4.matplotlib（數(shù)據(jù)可視化）

Matplotlib，是一個(gè)Python的2D繪圖庫(kù)，通過(guò)這個(gè)庫(kù)，開(kāi)發(fā)者可以僅需要幾行代碼，便可以生成繪圖，直方圖，功率圖，條形圖，錯(cuò)誤圖，散點(diǎn)圖等等

（1）庫(kù)的安裝和環(huán)境的配置

windows下：

py -3 -m pip install matplotlib

linux下：

python3 -m pip install matplotlib

建議配合Jupyter使用。在jupyter notebook中，使用

%matplotlib inline

進(jìn)入交互頁(yè)面

（2）設(shè)置中文環(huán)境

首先引入包：

import numpy as np #之后需要用到
import matplotlib as mpl #設(shè)置環(huán)境變量
import matplotlib.pyplot as plt #繪圖專用
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D #繪制3D圖1234

為了讓圖片兼容中文的說(shuō)明、名字等，這里需要：

mpl.rcParams['font.sans-serif'] = ['FangSong']
mpl.rcParams['axes.unicode_minus']=False

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