定 價(jià):59 元
叢書名:清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系列教材
- 作者:喻文健
- 出版時(shí)間:2020/3/1
- ISBN:9787302544616
- 出 版 社:清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類:O241
- 頁碼:376
- 紙張:膠版紙
- 版次:3
- 開本:16K
本書是針對“數(shù)值分析”“計(jì)算方法”“數(shù)值分析與算法”等課程編寫的教材,主要面向理工科大學(xué)信息 科學(xué)與技術(shù)各專業(yè),以及信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的本科生。本書內(nèi)容包括數(shù)值計(jì)算基礎(chǔ)、非線性方程的數(shù)值 解法、線性方程組的直接解法與迭代解法、矩陣特征值與特征向量的計(jì)算、數(shù)值逼近與插值、數(shù)值積分方 法、常微分方程初值問題的解法,以及數(shù)值算法與應(yīng)用的知識。本書涵蓋數(shù)值分析、矩陣計(jì)算領(lǐng)域最基本、 最常用的一些知識與方法,而且在算法及應(yīng)用方面增加了一些較新的內(nèi)容。在敘述上既注重理論的嚴(yán)謹(jǐn) 性,又強(qiáng)調(diào)方法的應(yīng)用背景、算法設(shè)計(jì),以及不同方法的對比。為了增加實(shí)用性與可擴(kuò)展性,每章都配備了 應(yīng)用實(shí)例、算法背后的歷史、評述等子欄目,書末附有算法、術(shù)語索引。附錄中包括 MATLAB軟件和 Py t hon軟件的簡介,便于讀者快速掌握并進(jìn)行編程實(shí)驗(yàn)。
本書適合作為高年級本科生或研究生的教材,也可供從事科學(xué)與工程計(jì)算的科研人員參考。
“數(shù)值分析”或“計(jì)算方法”是理工科大學(xué)各專業(yè)普遍開設(shè)的一門課程,其內(nèi)容主要包括有關(guān)數(shù)值計(jì)算(numerical computing)的理論與方法。數(shù)值計(jì)算是計(jì)算數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與其他工程學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物,隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展與普及,它正變得越來越重要。尤其是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)正得到蓬勃發(fā)展與應(yīng)用,作為它們基礎(chǔ)的數(shù)值計(jì)算方法也受到更廣泛的重視,其重要性不言而喻。
本書的主要內(nèi)容與一般的“數(shù)值分析”教材基本一致,但還具有如下特點(diǎn):
。1)對數(shù)學(xué)理論的介紹簡明扼要。盡量用形象的方式解釋數(shù)學(xué)中的一些概念與理論,通過定理總結(jié)重要的結(jié)論。在不失嚴(yán)謹(jǐn)性的前提下,省略部分定理的證明,取而代之的是直觀的解釋、驗(yàn)證,并說明其意義與用途。
(2)強(qiáng)調(diào)算法的實(shí)際應(yīng)用與分析比較。對大多數(shù)算法,采用程序偽碼的形式加以描述,同時(shí)分析其計(jì)算復(fù)雜度。說明算法應(yīng)用中的細(xì)節(jié)問題,對幾個(gè)較新的算法還給出了MATLAB源程序。通過“應(yīng)用實(shí)例”和相關(guān)MATLAB命令,更詳細(xì)地介紹算法的應(yīng)用。
。3)具有較強(qiáng)的可讀性與實(shí)用性。盡量用圖、表等形象的方式對概念、現(xiàn)象進(jìn)行解釋。每章都編寫了“算法背后的歷史”子欄目,以增強(qiáng)閱讀的趣味性。書末附有算法,術(shù)語索引,便于查閱。為了便于讀者動手實(shí)踐,對MATLAB和Python軟件的相關(guān)功能進(jìn)行了簡單介紹。
。4)在內(nèi)容編排上有利于教學(xué)。依據(jù)教學(xué)規(guī)律安排各章的順序;每章的“評述”部分列出了主要知識點(diǎn),除練習(xí)題外,還提供了上機(jī)實(shí)驗(yàn)題,附錄中給出了部分習(xí)題的答案。
學(xué)習(xí)數(shù)值分析與算法,應(yīng)重視通過計(jì)算機(jī)編程加深理解相關(guān)理論與算法。本書提倡使用MATLAB或Python語言進(jìn)行編程實(shí)驗(yàn),基于如下理由:①它們較易于學(xué)習(xí)、代碼簡潔,可節(jié)省編程實(shí)驗(yàn)時(shí)間。②MATLAB還具有功能強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算集成環(huán)境,便于程序調(diào)試和形象直觀地展示程序運(yùn)行結(jié)果。③它們包含豐富、先進(jìn)的數(shù)值計(jì)算功能,已被廣泛用于科學(xué)與工程實(shí)踐。學(xué)習(xí)MATLAB與Python中使用的技術(shù)可作為課程學(xué)習(xí)的擴(kuò)展與提高。
本書第1版于2012年年初出版、第2版于2015年年底出版,已作為“數(shù)值分析”課的教材使用多年,收到了較滿意的效果。但通過教學(xué)實(shí)踐也發(fā)現(xiàn)了書中的一些問題與錯(cuò)誤,有必要進(jìn)行更正與修訂。本書第3版在保持全書結(jié)構(gòu)不變的前提下對前7章做了全面細(xì)致的修訂,主要修改的部分包括部分定理的表述和證明、數(shù)值計(jì)算網(wǎng)絡(luò)資源信息的更新、增加與修訂了一些插圖、對~些擴(kuò)展知識給出了更多的說明、刪除了少量不實(shí)用的內(nèi)容、增加了一節(jié)專門介紹矩陣的奇異值分解、增加了一個(gè)附錄介紹Python中數(shù)值計(jì)算的功能?傊,在保持全書篇幅基本不變的情況下,對內(nèi)容進(jìn)行了增刪,力求涵蓋當(dāng)下最重要的數(shù)值計(jì)算內(nèi)容,并呈現(xiàn)出更高的品質(zhì)和閱讀體驗(yàn)。
喻文健,清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系長聘副教授、博士生導(dǎo)師,國家優(yōu)青獲得者。2003年于清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系獲得博士學(xué)位,隨后留校任教。擔(dān)任國際期刊IEEE Trans. CAD和Integration,the VLSI Journal的副編輯、國際會議ASP-DAC指導(dǎo)委員會成員,以及IJCAI. AAAI、DAC、ICCAD、DATE等國際會議的程序委員。長期從事大數(shù)據(jù)分析與數(shù)值算法、集成電路物理仿真EDA算法、高性能計(jì)算等方面的教學(xué)與科研工作,發(fā)表SCI檢索的國際期刊論文40多篇。編著出版了教材《數(shù)值分析與算法》,以及世界上有關(guān)集成電路寄生參數(shù)提取的首部英文專著。曾獲“全國優(yōu)秀博士論文”提名,清華大學(xué)科研成果推廣應(yīng)用效益獎(jiǎng),以及DATE等重要國際會議論文獎(jiǎng)。
第1章 數(shù)值計(jì)算導(dǎo)論
1.1 概述
1.1.1 數(shù)值計(jì)算與數(shù)值算法
1.1.2 數(shù)值計(jì)算的問題與策略
1.1.3 數(shù)值計(jì)算軟件
1.2 誤差分析基礎(chǔ)
1.2.1 數(shù)值計(jì)算的近似
1.2.2 誤差及其分類
1.2.3 問題的敏感性與數(shù)據(jù)傳遞誤差估算
1.2.4 算法的穩(wěn)定性
1.3 計(jì)算機(jī)浮點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)與舍人誤差
1.3.1 計(jì)算機(jī)浮點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)
1.3.2 舍入與機(jī)器精度
1.3.3 浮點(diǎn)運(yùn)算的舍人誤差
1.3.4 抵消現(xiàn)象
1.4 保證數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性
1.4.1 減少舍人誤差的幾條建議
1.4.2 影響結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素
評述
算法背后的歷史:浮點(diǎn)運(yùn)算的先驅(qū)——威廉·卡亨
練習(xí)題
上機(jī)題
第2章 非線性方程求根
2.1 引言
2.1.1 非線性方程的解
2.1.2 問題的敏感性
2.2 二分法
2.2.1 方法原理
2.2.2 算法穩(wěn)定性和結(jié)果準(zhǔn)確度
2.3 不動點(diǎn)迭代法
2.3.1 基本原理
2.3.2 全局收斂的充分條件
2.3.3 局部收斂性
2.3.4 穩(wěn)定性與收斂階
2.4 牛頓迭代法
2.4.1 方法原理
2.4.2 重根的情況
2.4.3 判停準(zhǔn)則
2.4.4 牛頓法的問題
2.5 割線法與拋物線法
2.5.1 割線法
2.5.2 拋物線法
2.6 實(shí)用的方程求根技術(shù)
2.6.1 阻尼牛頓法
2.6.2 多項(xiàng)式方程求根
2.6.3 通用求根算法zeroin
應(yīng)用實(shí)例:城市水管應(yīng)埋于地下多深
2.7 非線性方程組和有關(guān)數(shù)值軟件
2.7.1 非線性方程組
2.7.2 非線性方程求根的相關(guān)軟件
評述
算法背后的歷史:牛頓與牛頓法
練習(xí)題
上機(jī)題
……
第3章 線性方程組的直接解法
第4章 線性方程組的迭代解法
第5章 矩陣特征值計(jì)算
第6章 函數(shù)逼近與函數(shù)插值
第7章 數(shù)值積分與數(shù)值微分
第8章 常微分方程初值問題的解法
附錄
算法索引
術(shù)語索引
參考文獻(xiàn)