本书首先讲解了Python语言的语法基础，适合没有Python基础的人，随后重点讲解Python在科学计算方面的应用，包括数组的使用、多项式、最小二乘法拟合、绘制各种二维和三维数据图像、各种数值计算方法，例如聚类算法、线性代数运算（特征值、特征向量、线性方程组求解、奇异值分解、范数等）、稀疏矩阵的存储及线性代数运算、积分、微分、常微分方程组的求解、各种插值算法、优化算法（单变量、多变量局部优化和全局优化、曲线拟合、方程求根、线性规划）、傅里叶变换（FFT、正弦余弦变换、窗函数、短时傅里叶变换等）、信号处理（卷积和相关计算、FIR和IIR滤波器及设计、滤波器频率响应、小波分析等）、图像处理、正交距离回归、空间算法（三维旋转变换、kd树、劳内德三角形、凸包等），符号运算包括多项式简化、微分、积分、极限、泰勒展开、代数方程、常微分偏微分方程求解、非线性方程组求解、密集和稀疏矩阵运算、绘制二维和三维图像等，用Python处理Excel数据、绘制Excel数据图像，文本文件和二进制文件的读写等内容。 本书内容讲解详细，给出了每个命令的语法格式，对语法中的参数进行了详细解释，在每个知识点配以实例程序。 本书的主要目的是替代Mathlab，Matlab价格昂贵且受到美国政府的限制，不允许国内的一些行业使用，Python及科学算法包是开源的免费的。本书的主要读者对象是高校的老师、研究生、博士生、高年级本科生、科研院所及企业中的科技工作者等。

李增刚，男，大连理工大学工程力学系硕士毕业，从事多年有限元分析及专业培训工作，一直使用Python从事数值计算和数据处理工作，工程经验丰富。经国防工业出版社出版和清华大学出版社出版过《Nastran快速入门与实例》、《Adams 入门详解与实例》、《Virtual.lab Acoustics 声学仿真计算高级应用实例》和《SYSNOISE REV5.6 详解》和《Python基础与PyQt可视化编程详解》5本著作。

前言 在研究自然科学规律时，通常需要建立数学方程或研究方法，用数学方程来描述所研究对象的客观规律，再现、预测和发现客观世界的运动规律和演化过程。另外，对于一个复杂的系统，所建立的数学方程往往是非常复杂的，无法或根本不可能直接计算出精确解。随着计算机技术的发展，可以用计算机求解出复杂系统数学方程或者研究方法的数值解，并能以某种手段呈现和分析所得到的数值解。在保证一定计算精度的情况下，用计算机的数值解来解决实际工程中遇到的各种问题，研究系统的客观规律。 数值计算相对于传统的解析计算有很大的优势。数值计算可以完成非线性、大模型、非平衡问题，把科学原理应用于虚拟实验，解决更复杂的实际问题。数值计算不会对环境产生任何破坏，例如研究核爆炸的破坏，不可能进行真实的核破坏实验, 但可以用科学计算进行核爆炸的模拟； 数值计算不受仪器设备和时间、空间的影响，只需要一台计算机，因此成本低； 可以把数值计算方法编译成某个学科的专业软件，例如各种CAE仿真分析软件，通过界面的简单操作完成相应的计算，提供给更多的人使用。 用计算机进行数值求解时，需要有一套求解数学方程的方法。MATLAB软件是一套使用非常广泛的数学软件，提供了多种数值计算方法，但是MATLAB价格昂贵，并且由于中美之间科技的竞争，受到美国政府的限制，MATLAB在我国国内多个行业已经被限制使用，随着竞争的激烈，相信会有更多的科技产品受到限制。替代MATLAB进行数值计算的一个非常好的选择是用Python编程语言及其科学计算包。Python作为开源的高级程序语言，它是免费的，Python有与MATLAB对应的数值计算的科学计算...