A Primer on Scientific Programming with Python

Author: Hans Petter Langtangen

Publisher: Springer

ISBN: 3662498871

Category: Computers

Page: 922

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The book serves as a first introduction to computer programming of scientific applications, using the high-level Python language. The exposition is example and problem-oriented, where the applications are taken from mathematics, numerical calculus, statistics, physics, biology and finance. The book teaches "Matlab-style" and procedural programming as well as object-oriented programming. High school mathematics is a required background and it is advantageous to study classical and numerical one-variable calculus in parallel with reading this book. Besides learning how to program computers, the reader will also learn how to solve mathematical problems, arising in various branches of science and engineering, with the aid of numerical methods and programming. By blending programming, mathematics and scientific applications, the book lays a solid foundation for practicing computational science. From the reviews: Langtangen ... does an excellent job of introducing programming as a set of skills in problem solving. He guides the reader into thinking properly about producing program logic and data structures for modeling real-world problems using objects and functions and embracing the object-oriented paradigm. ... Summing Up: Highly recommended. F. H. Wild III, Choice, Vol. 47 (8), April 2010 Those of us who have learned scientific programming in Python ‘on the streets’ could be a little jealous of students who have the opportunity to take a course out of Langtangen’s Primer.” John D. Cook, The Mathematical Association of America, September 2011 This book goes through Python in particular, and programming in general, via tasks that scientists will likely perform. It contains valuable information for students new to scientific computing and would be the perfect bridge between an introduction to programming and an advanced course on numerical methods or computational science. Alex Small, IEEE, CiSE Vol. 14 (2), March /April 2012 “This fourth edition is a wonderful, inclusive textbook that covers pretty much everything one needs to know to go from zero to fairly sophisticated scientific programming in Python...” Joan Horvath, Computing Reviews, March 2015

Wissenschaftliches Rechnen mit MATLAB

Author: Alfio Quarteroni,Fausto Saleri

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540293078

Category: Mathematics

Page: 269

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Aus den Rezensionen der englischen Auflage: Dieses Lehrbuch ist eine Einführung in das Wissenschaftliche Rechnen und diskutiert Algorithmen und deren mathematischen Hintergrund. Angesprochen werden im Detail nichtlineare Gleichungen, Approximationsverfahren, numerische Integration und Differentiation, numerische Lineare Algebra, gewöhnliche Differentialgleichungen und Randwertprobleme. Zu den einzelnen Themen werden viele Beispiele und Übungsaufgaben sowie deren Lösung präsentiert, die durchweg in MATLAB formuliert sind. Der Leser findet daher nicht nur die graue Theorie sondern auch deren Umsetzung in numerischen, in MATLAB formulierten Code. MATLAB select 2003, Issue 2, p. 50. [Die Autoren] haben ein ausgezeichnetes Werk vorgelegt, das MATLAB vorstellt und eine sehr nützliche Sammlung von MATLAB Funktionen für die Lösung fortgeschrittener mathematischer und naturwissenschaftlicher Probleme bietet. [...] Die Präsentation des Stoffs ist durchgängig gut und leicht verständlich und beinhaltet Lösungen für die Übungen am Ende jedes Kapitels. Als exzellenter Neuzugang für Universitätsbibliotheken- und Buchhandlungen wird dieses Buch sowohl beim Selbststudium als auch als Ergänzung zu anderen MATLAB-basierten Büchern von großem Nutzen sein. Alles in allem: Sehr empfehlenswert. Für Studenten im Erstsemester wie für Experten gleichermassen. S.T. Karris, University of California, Berkeley, Choice 2003.

Numerische Simulation in der Moleküldynamik

Numerik, Algorithmen, Parallelisierung, Anwendungen

Author: Michael Griebel,Stephan Knapek,Gerhard Zumbusch,Attila Caglar

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 364218779X

Category: Mathematics

Page: 480

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Das Buch behandelt Methoden des wissenschaftlichen Rechnens in der Moleküldynamik, einem Bereich, der in vielen Anwendungen der Chemie, der Biowissenschaften, der Materialwissenschaften, insbesondere der Nanotechnologie, sowie der Astrophysik eine wichtige Rolle spielt. Es führt in die wichtigsten Simulationstechniken zur numerischen Behandlung der Newtonschen Bewegungsgleichungen ein. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der schnellen Auswertung kurz- und langreichweitiger Kräfte mittels Linked Cell-, P$/\3$M-, Baum- und Multipol-Verfahren, sowie deren paralleler Implementierung und Lastbalancierung auf Rechensystemen mit verteiltem Speicher. Die einzelnen Kapitel beinhalten darüberhinaus detailierte Hinweise, um die Verfahren Schritt für Schritt in ein Programmpaket umzusetzen. In zahlreichen farbigen Abbildungen werden Simulationsergebnisse für eine Reihe von Anwendungen präsentiert.

Konkrete Mathematik (nicht nur) für Informatiker

Mit vielen Grafiken und Algorithmen in Python

Author: Edmund Weitz

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3658215658

Category: Mathematics

Page: 942

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Das etwas andere Mathe-Lehrbuch: Mathematik, die Informatiker (und nicht nur die!) wirklich brauchen, und die direkt am Computer umgesetzt wird in Form von kleinen Algorithmen, numerischen "Experimenten" und interaktiven Visualisierungen. Man lernt, wie man dem Computer das Rechnen überlässt, während man selbst den mathematischen Überblick behält, typische Fehler vermeidet und die Ergebnisse richtig interpretiert. (Und nebenbei lernt man noch die beliebte Programmiersprache Python sowie den Umgang mit einem Computeralgebrasystem.) Gleichzeitig wird die Mathematik aber nicht zur "Hilfswissenschaft" degradiert. Der Autor motiviert und begründet im "Plauderton" und mit konkreten Beispielen und Knobelaufgaben (und manchmal auch mit kleinen philosophischen und historischen Exkursen), um so den Leser zum Mitmachen und Mitdenken aufzufordern. Im Idealfall hat man am Ende nicht nur etwas gelernt, sondern verspürt Lust auf mehr - und sieht die Mathematik danach vielleicht mit anderen Augen. Mit informatik-spezifischen Anwendungen unter anderem aus der Kryptographie, der Kodierungs- und Komplexitätstheorie sowie der Computergrafik. Unterstützt durch viele farbige Grafiken, etwa 1000 Aufgaben mit Lösungen und nicht zuletzt Hunderte von Videos, in denen man sich das Gelesene vom Autor noch mal "persönlich" erklären lassen kann.

Python kurz & gut

Author: Mark Lutz

Publisher: O'Reilly Germany

ISBN: 3955617718

Category: Computers

Page: 280

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Die objektorientierte Sprache Python eignet sich hervorragend zum Schreiben von Skripten, Programmen und Prototypen. Sie ist frei verfügbar, leicht zu lernen und zwischen allen wichtigen Plattformen portabel, einschließlich Linux, Unix, Windows und Mac OS. Damit Sie im Programmieralltag immer den Überblick behalten, sind die verschiedenen Sprachmerkmale und Elemente in Python – kurz & gut übersichtlich zusammengestellt. Für Auflage 5 wurde die Referenz komplett überarbeitet, erweitert und auf den neuesten Stand gebracht, so dass sie die beiden aktuellen Versionen 2.7 und 3.4 berücksichtigt. Python – kurz & gut behandelt unter anderem: Eingebaute Typen wie Zahlen, Listen, Dictionarys u.v.a.; nweisungen und Syntax für Entwicklung und Ausführung von Objekten; Die objektorientierten Entwicklungstools in Python; Eingebaute Funktionen, Ausnahmen und Attribute; pezielle Methoden zur Operatorenüberladung; Weithin benutzte Standardbibliotheksmodule und Erweiterungen; Kommandozeilenoptionen und Entwicklungswerkzeuge. Mark Lutz stieg 1992 in die Python-Szene ein und ist seitdem als aktiver Pythonista bekannt. Er gibt Kurse, hat zahlreiche Bücher geschrieben und mehrere Python-Systeme programmiert.

Programming for Computations - Python

A Gentle Introduction to Numerical Simulations with Python

Author: Svein Linge,Hans Petter Langtangen

Publisher: Springer

ISBN: 3319324284

Category: Computers

Page: 232

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This book presents computer programming as a key method for solving mathematical problems. There are two versions of the book, one for MATLAB and one for Python. The book was inspired by the Springer book TCSE 6: A Primer on Scientific Programming with Python (by Langtangen), but the style is more accessible and concise, in keeping with the needs of engineering students. The book outlines the shortest possible path from no previous experience with programming to a set of skills that allows the students to write simple programs for solving common mathematical problems with numerical methods in engineering and science courses. The emphasis is on generic algorithms, clean design of programs, use of functions, and automatic tests for verification.

Matlab für Dummies

Author: Jim Sizemore

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 352780871X

Category: Computers

Page: 416

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Ob Naturwissenschaftler, Mathematiker, Ingenieur oder Datenwissenschaftler - mit MATLAB haben Sie ein mächtiges Tool in der Hand, das Ihnen die Arbeit mit Ihren Daten erleichtert. Aber wie das mit manch mächtigen Dingen so ist - es ist auch ganz schön kompliziert. Aber keine Sorge! Jim Sizemore führt Sie in diesem Buch Schritt für Schritt an das Programm heran - von der Installation und den ersten Skripten bis hin zu aufwändigen Berechnungen, der Erstellung von Grafiken und effizienter Fehlerbehebung. Sie werden begeistert sein, was Sie mit MATLAB alles anstellen können.

Chemiereaktoren

Grundlagen, Auslegung und Simulation

Author: Jens Hagen

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3527806601

Category: Technology & Engineering

Page: 464

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Kenntnisse der Auslegung und Simulation von Chemiereaktoren sind die Voraussetzung für den optimalen technischen und wirtschaftlichen Betrieb von chemischen Prozessen. In der neuen Auflage von "Chemiereaktoren" gibt Jens Hagen einen bewährten und verständlichen Einstieg in das komplexe Thema und vermittelt die Grundlagen der Reaktionstechnik. Alle erforderlichen Auslegungsgleichungen auf Basis der Stoff-, Wärme- und Impulsbilanz unter Berücksichtigung von Stöchiometrie und Kinetik der Reaktionen werden abgeleitet und erläutert. Jedes Kapitel enthält vollständig durchgerechnete Beispiele und Übungsaufgaben mit kommentierten Lösungen. Um einen Einstieg in die Modellierung und Simulation von Chemiereaktoren zu geben, nutzt Jens Hagen das Softwarepaket POLYMATH, das das Finden von numerischen Problemlösungen leicht nachvollziehbar und mit geringem Aufwand erlaubt. Zielgerichtet wird die Modellierung von Problemstellungen geübt und es werden verständliche Lösungswege aufgezeigt, um Probleme aus der Praxis zu lösen. In der zweiten Auflage wurde das Buch um die Lösung von Differenzialgleichungen zweiter Ordnung und von partiellen Differenzialgleichungen erweitert, um komplexere Fragestellungen des Stoff- und Wärmeaustauschs lösen zu können. Zusätzlich wurden viele neue Beispiele und Simulationen aufgenommen, die reale Probleme in der Reaktionstechnik widerspiegeln und eine Übertragung der Beispiele in die Praxis erleichtern.

Numerische Methoden

Eine Einführung für Informatiker, Naturwissenschaftler, Ingenieure und Mathematiker

Author: Thomas Huckle,Stefan Schneider

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540303189

Category: Science

Page: 385

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Die Neuauflage wurde aktualisiert und Erfahrungen der täglichen Vorlesungspraxis eingearbeitet. Integriert sind neue Bereiche wie Internet und Softwareentwicklung für industrielle Anwendungen. Die dazugehörige interaktive Website ermöglicht es Studierenden die Übungsaufgaben des Buches mit Lösungshilfen selbstständig zu bearbeiten.

Programmieren lernen mit Python

Author: Allen B. Downey

Publisher: O'Reilly Germany

ISBN: 3868999477

Category: Computers

Page: 312

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Python ist eine moderne, interpretierte, interaktive und objektorientierte Skriptsprache, vielseitig einsetzbar und sehr beliebt. Mit mathematischen Vorkenntnissen ist Python leicht erlernbar und daher die ideale Sprache für den Einstieg in die Welt des Programmierens. Das Buch führt Sie Schritt für Schritt durch die Sprache, beginnend mit grundlegenden Programmierkonzepten, über Funktionen, Syntax und Semantik, Rekursion und Datenstrukturen bis hin zum objektorientierten Design. Jenseits reiner Theorie: Jedes Kapitel enthält passende Übungen und Fallstudien, kurze Verständnistests und kleinere Projekte, an denen Sie die neu erlernten Programmierkonzepte gleich ausprobieren und festigen können. Auf diese Weise können Sie das Gelernte direkt anwenden und die jeweiligen Programmierkonzepte nachvollziehen. Lernen Sie Debugging-Techniken kennen: Am Ende jedes Kapitels finden Sie einen Abschnitt zum Thema Debugging, der Techniken zum Aufspüren und Vermeiden von Bugs sowie Warnungen vor entsprechenden Stolpersteinen in Python enthält. Starten Sie durch: Beginnen Sie mit den Grundlagen der Programmierung und den verschiedenen Programmierkonzepten, und lernen Sie, wie ein Informatiker zu programmieren.

Python kinderleicht!

Einfach programmieren lernen – nicht nur für Kids

Author: Jason Briggs

Publisher: dpunkt.verlag

ISBN: 3864919053

Category: Computers

Page: 326

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Python ist eine leistungsfähige, moderne Programmiersprache. Sie ist einfach zu erlernen und macht Spaß in der Anwendung – mit diesem Buch umso mehr! »Python kinderleicht" macht die Sprache lebendig und zeigt Dir (und Deinen Eltern) die Welt der Programmierung. Jason R. Briggs führt Dich Schritt für Schritt durch die Grundlagen von Python. Du experimentierst mit einzigartigen (und oft urkomischen) Beispielprogrammen, bei denen es um gefräßige Monster, Geheimagenten oder diebische Raben geht. Neue Begriffe werden erklärt, der Programmcode ist farbig dargestellt, strukturiert und mit Erklärungen versehen. Witzige Abbildungen erhöhen den Lernspaß. Jedes Kapitel endet mit Programmier-Rätseln, an denen Du das Gelernte üben und Dein Verständnis vertiefen kannst. Am Ende des Buches wirst Du zwei komplette Spiele programmiert haben: einen Klon des berühmten »Pong" und »Herr Strichmann rennt zum Ausgang" – ein Plattformspiel mit Sprüngen, Animation und vielem mehr. Indem Du Seite für Seite neue Programmierabenteuer bestehst, wirst Du immer mehr zum erfahrenen Python-Programmierer. - Du lernst grundlegende Datenstrukturen wie Listen, Tupel und Maps kennen. - Du erfährst, wie man mit Funktionen und Modulen den Programmcode organisieren und wiederverwenden kann. - Du wirst mit Kontrollstrukturen wie Schleifen und bedingten Anweisungen vertraut und lernst, mit Objekten und Methoden umzugehen. - Du zeichnest Formen mit dem Python-Modul Turtle und erstellst Spiele, Animationen und andere grafische Wunder mit tkinter. Und: »Python kinderleicht" macht auch für Erwachsene das Programmierenlernen zum Kinderspiel! Alle Programme findest Du auch zum Herunterladen auf der Website!

Python von Kopf bis Fuß

Aktuell zu Python 3

Author: Paul Barry

Publisher: O'Reilly

ISBN: 3960101368

Category: Computers

Page: 620

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Was lernen Sie in diesem Buch? Haben Sie sich schon einmal gewünscht, Sie könnten mit nur einem Buch Python richtig lernen? Mit Python von Kopf bis Fuß schaffen Sie es! Durch die ausgefeilte Von-Kopf-bis-Fuß-Didaktik, die viel mehr als die bloße Syntax und typische How-to-Erklärungen bietet, wird es sogar zum Vergnügen. Python-Grundlagen wie Datenstrukturen und Funktionen verstehen Sie hier schnell, und dann geht es auch schon weiter: Sie programmieren Ihre eigene Web-App, erkunden Datenbank-Management, Ausnahmebehandlung und die Verarbeitung von Daten. Da Python häufig im Data-Science-Umfeld eingesetzt wird, haben in der 2. Auflage diejenigen Techniken ein stärkeres Gewicht bekommen, die in der Welt der Big Data genutzt werden. Wieso sieht dieses Buch so anders aus? In diesem Buch sind die neuesten Erkenntnisse der Kognitionswissenschaft und der Lerntheorie eingeflossen, um Ihnen das Lernen so einfach wie möglich zu machen. Statt einschläfernder Bleiwüsten verwendet dieses Buch eine Vielzahl von Abbildungen und Textstilen, die Ihnen das Wissen direkt ins Hirn spielen – und zwar so, dass es sitzt.

LaTeX

Basissystem, Layout, Formelsatz

Author: Klaus Braune,Joachim Lammarsch,Marion Lammarsch

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540345841

Category: Computers

Page: 640

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Seit vielen Jahren spielen TeX und LaTeX eine wichtige Rolle bei der Erstellung hochwertiger Textausgabe; dabei ist LaTeX der vom Anwender verwendete Textformatierer, während TeX im Hintergrund nahezu unbemerkt den von LaTeX aufbereiteten Text in Stil, Qualität und Präzision eines Schriftsetzers setzt. Ferner gibt es eine große Anzahl weiterer Produkte im Umfeld von TeX und LaTeX, wie Bildschirm- oder Druckertreiber, Tools zur Erstellung von Grafiken, HTML- oder PDF-Seiten sowie zur Erzeugung von Schriften, die von einem großen Anwenderkreis eingesetzt werden. Das vorliegende Buch gibt eine umfassende Darstellung der grundlegenden Befehle und Anwendungen von LaTeX; dabei werden insbesondere die Varianten von LaTeX für die wichtigsten europäischen Sprachen berücksichtigt. Die Gestaltungsmöglichkeiten von LaTeX werden anhand detaillierter Beispiele vorgestellt. Ferner wird die Installation von LaTeX und das effiziente Arbeiten mit diesem System eingehend erläutert.

Einführung in Python

Author: Mark Lutz,David Ascher,Dinu C. Gherman

Publisher: O'Reilly Germany

ISBN: 3897214881

Category: Python (Computer program language)

Page: 624

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Advanced Computational Methods in Science and Engineering

Author: Barry Koren,Kees Vuik

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 364203344X

Category: Mathematics

Page: 498

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The aim of the present book is to show, in a broad and yet deep way, the state of the art in computational science and engineering. Examples of topics addressed are: fast and accurate numerical algorithms, model-order reduction, grid computing, immersed-boundary methods, and specific computational methods for simulating a wide variety of challenging problems, problems such as: fluid-structure interaction, turbulent flames, bone-fracture healing, micro-electro-mechanical systems, failure of composite materials, storm surges, particulate flows, and so on. The main benefit offered to readers of the book is a well-balanced, up-to-date overview over the field of computational science and engineering, through in-depth articles by specialists from the separate disciplines.

Elements of Scientific Computing

Author: Aslak Tveito,Hans Petter Langtangen,Bjørn Frederik Nielsen,Xing Cai

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 3642112994

Category: Mathematics

Page: 468

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Science used to be experiments and theory, now it is experiments, theory and computations. The computational approach to understanding nature and technology is currently flowering in many fields such as physics, geophysics, astrophysics, chemistry, biology, and most engineering disciplines. This book is a gentle introduction to such computational methods where the techniques are explained through examples. It is our goal to teach principles and ideas that carry over from field to field. You will learn basic methods and how to implement them. In order to gain the most from this text, you will need prior knowledge of calculus, basic linear algebra and elementary programming.

BAIL 2010 - Boundary and Interior Layers, Computational and Asymptotic Methods

Author: Carmelo Clavero,José Luis Gracia,Francisco J. Lisbona

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9783642196652

Category: Mathematics

Page: 262

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This volume will contain selected papers from the lectures held at the BAIL 2010 Conference, which took place from July 5th to 9th, 2010 in Zaragoza (Spain). The papers present significant advances in the modeling, analysis and construction of efficient numerical methods to solve boundary and interior layers appearing in singular perturbation problems. Special emphasis is put on the mathematical foundations of such methods and their application to physical models. Topics in scientific fields such as fluid dynamics, quantum mechanics, semiconductor modeling, control theory, elasticity, chemical reactor theory, and porous media are examined in detail.

Programming for Computations - MATLAB/Octave

A Gentle Introduction to Numerical Simulations with MATLAB/Octave

Author: Svein Linge,Hans Petter Langtangen

Publisher: Springer

ISBN: 3319324527

Category: Computers

Page: 216

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This book presents computer programming as a key method for solving mathematical problems. There are two versions of the book, one for MATLAB and one for Python. The book was inspired by the Springer book TCSE 6: A Primer on Scientific Programming with Python (by Langtangen), but the style is more accessible and concise, in keeping with the needs of engineering students. The book outlines the shortest possible path from no previous experience with programming to a set of skills that allows the students to write simple programs for solving common mathematical problems with numerical methods in engineering and science courses. The emphasis is on generic algorithms, clean design of programs, use of functions, and automatic tests for verification.

MPI - Eine Einführung

Portable parallele Programmierung mit dem Message-Passing Interface

Author: William Gropp,Ewing Lusk,Anthony Skjellum

Publisher: Walter de Gruyter GmbH & Co KG

ISBN: 3486841009

Category: Computers

Page: 387

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Message Passing Interface (MPI) ist ein Protokoll, das parallel Berechnungen auf verteilten, heterogenen, lose-gekoppelten Computersystemen ermöglicht. Das Buch beginnt mit einem kurzen Überblick über parallele Entwicklungsumgebungen und führt in die grundlegenden Konzepte ein. Anschließend wird gezeigt, wie anhand von graphischen Analysewerkzeugen die Leistungsfähigkeit eines Programms getestet werden kann. Die grundlegenden Fähigkeiten von MPI werden mittels des Poisson-Problems erörtert und gezeigt, wie MPI zur Umsetzung von virtuellen Topologien genutzt werden kann. Zur Illustration von anspruchsvolleren Funktionen des Message-Passing in MPI wird auf das N-Körper-Problem eingegangen. Nach einem Vergleich von MPI-Implementierungen mit anderen Systemen wird das Buch durch Sprachfestlegungen für C-, C++ und Fortran-Versionen aller MPI-Routinen abgerundet.