目錄

第 一部分 地質(zhì)學(xué)家應(yīng)知應(yīng)會的Python基礎(chǔ)知識

第 1章 輕松搭建Python環(huán)境 2

1.1 Python編程語言 2

1.2 編程范例 3

1.3 本地Python環(huán)境 3

1.4 遠(yuǎn)程Python環(huán)境 6

1.5 Python包 6

1.6 專門為地質(zhì)學(xué)家開發(fā)的Python包 7

第 2章 地質(zhì)學(xué)家必備的Python知識 8

2.1 從使用IPython控制臺開始 8

2.2 樣式和命名規(guī)則 10

2.3 使用Python腳本 11

2.4 條件語句、縮進(jìn)、循環(huán)和函數(shù) 13

2.4.1 條件語句 13

2.4.2 縮進(jìn)和塊 14

2.4.3 for循環(huán) 15

2.4.4 while循環(huán) 16

2.4.5 函數(shù) 17

2.5 導(dǎo)入外部庫 18

2.6 基本運算和數(shù)學(xué)函數(shù) 18

第3章 用Python解決地質(zhì)問題：簡介 21

3.1 第 一次使用Python繪制二元相圖 21

3.2 建立第 一個地球科學(xué)模型 28

3.3 空間數(shù)據(jù)表達(dá)的快速入門 32

第二部分 地質(zhì)數(shù)據(jù)描述

第4章 地質(zhì)數(shù)據(jù)集的圖形可視化 38

4.1 數(shù)據(jù)集的統(tǒng)計學(xué)描述：主要概念 38

4.2 可視化單變量樣本分布 39

4.2.1 直方圖 39

4.2.2 累積分布圖 41

4.3 準(zhǔn)備發(fā)布就緒的二元相圖 41

4.3.1 子圖 41

4.3.2 標(biāo)記 43

4.3.3 圖例 49

4.3.4 四舍五入小數(shù)、文本格式、符號和特殊字符 52

4.3.5 二元相圖：plot()與scatter()的比較 57

4.4 多元數(shù)據(jù)可視化：首次嘗試 62

第5章 描述統(tǒng)計1：單變量分析 64

5.1 描述統(tǒng)計基礎(chǔ) 64

5.2 位置 64

5.2.1 平均數(shù) 64

5.2.2 中位數(shù) 67

5.2.3 眾數(shù) 68

5.3 離差或尺度 69

5.3.1 極差 69

5.3.2 方差和標(biāo)準(zhǔn)差 71

5.3.3 四分位距 73

5.4 偏度 74

5.5 pandas中的描述統(tǒng)計 77

5.6 箱形圖 78

第6章 描述統(tǒng)計2：雙變量分析 80

6.1 協(xié)方差和相關(guān)性 80

6.2 簡單線性回歸 83

6.3 多項式回歸 85

6.4 非線性回歸 87

第三部分 地質(zhì)學(xué)中的積分與微分方程

第7章 數(shù)值積分 94

7.1 定積分 94

7.2 積分的基本性質(zhì) 95

7.3 定積分的解析解和數(shù)值解 95

7.4 微積分的基本定理和解析解 96

7.4.1 微積分的基本定理 96

7.4.2 解析解：Python中的符號法 96

7.5 定積分的數(shù)值解 97

7.5.1 矩形法 97

7.5.2 梯形法 100

7.5.3 基于scipy的梯形法和復(fù)合辛普森法 101

7.6 計算地質(zhì)構(gòu)造體積 103

7.7 計算巖石靜壓力 104

第8章 微分方程 110

8.1 引言 110

8.2 常微分方程 111

8.3 一階常微分方程的數(shù)值解 116

8.3.1 歐拉法 116

8.3.2 scipy.integrate.ode類 118

8.4 菲克擴散定律一種廣泛使用的偏微分方程 120

8.4.1 解析解 121

8.4.2 常數(shù)D的數(shù)值解 123

第四部分 概率密度函數(shù)與誤差分析

第9章 概率密度函數(shù)及其在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用 130

9.1 概率分布與密度函數(shù) 130

9.2 正態(tài)分布 131

9.2.1 正態(tài)概率密度函數(shù) 131

9.2.2 生成服從正態(tài)分布的隨機樣本 135

9.3 對數(shù)正態(tài)分布 137

9.4 其他適用于地質(zhì)學(xué)的概率密度函數(shù) 139

9.5 密度估計 140

9.6 中心極限定理與正態(tài)分布均值 145

第 10章 誤差分析 148

10.1 地質(zhì)測量中的誤差處理 148

10.1.1 精確度和準(zhǔn)確度 148

10.1.2 置信區(qū)間 151

10.1.3 均值估計的不確定性： 標(biāo)準(zhǔn)誤差 153

10.2 二元相圖中的不確定性 報告 155

10.3 誤差傳播的線性化方法 161

10.4 誤差傳播的蒙特卡洛方法 166

第五部分 穩(wěn)健統(tǒng)計與機器學(xué)習(xí)

第 11章 穩(wěn)健統(tǒng)計導(dǎo)論 174

11.1 經(jīng)典統(tǒng)計法和穩(wěn)健統(tǒng)計法 174

11.2 正態(tài)檢驗 175

11.2.1 直方圖和參數(shù)擬合 175

11.2.2 Q-Q圖 177

11.2.3 統(tǒng)計檢驗 178

11.3 位置和尺度的穩(wěn)健估計 180

11.3.1 位置的穩(wěn)健估計和 弱估計 180

11.3.2 尺度的穩(wěn)健估計和 弱估計 183

11.3.3 位置和尺度的聯(lián)合穩(wěn)健 估計 185

11.4 地球化學(xué)中的穩(wěn)健統(tǒng)計 187

第 12章 機器學(xué)習(xí) 189

12.1 地質(zhì)學(xué)中的機器學(xué)習(xí)導(dǎo)論 189

12.2 Python中的機器學(xué)習(xí) 191

12.3 機器學(xué)習(xí)在地質(zhì)學(xué)中的 研究案例 191

12.3.1 用于訓(xùn)練的實驗 數(shù)據(jù) 192

12.3.2 標(biāo)準(zhǔn)化 194

12.3.3 訓(xùn)練和測試模型 197

附錄A 面向地質(zhì)學(xué)家的Python包和資源 201

A.1 面向地質(zhì)學(xué)家的Python包 201

A.2 面向地質(zhì)學(xué)家的Python學(xué)習(xí)資源 201

附錄B 面向?qū)ο缶幊虒?dǎo)論 202

B.1 面向?qū)ο缶幊?202

B.2 在Python中定義類、屬性和方法 202

附錄C Matplotlib面向?qū)ο驛PI 206

C.1 Matplotlib應(yīng)用程序接口 206

C.2 Matplotlib面向?qū)ο驛PI 206

C.3 使用OO樣式微調(diào)地質(zhì)圖 207

附錄D 使用Pandas工具 210