C00 / foundation

编程与科学计算基础

编程与科学计算基础围绕第一编 程序与数据、第二编 科学编程、第三编 工程基础与综合复习建立连续章节顺序。

结构
3 编 · 6
适合读者
适合开始系统学习数学、物理或计算基础的读者。
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BEFORE READING

先修与记号

本册对象

建立程序设计、数据表示、数值实验和可复现计算的基本能力。

先修教材

符号约定

  • 本册在首次使用时定义编程与科学计算基础专用符号,并区分标量、向量、算子与单位。
  • 同一符号出现多种约定时明确命名空间、假设和适用章节。

CONTENTS

完整目录

PART 01

第一编 程序与数据

第一编 程序与数据组织程序、类型、控制流与函数、集合数据、文件与错误处理,形成连续的学习单元。

  1. 01

    程序、类型、控制流与函数

    从表达式、变量和类型建立程序状态,使用分支、循环与函数分解问题,并通过前置条件、返回值和作用域说明计算契约。

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  2. 02

    集合数据、文件与错误处理

    使用序列、映射和集合组织数据,设计文本与结构化文件读写流程,并用异常、资源清理和输入验证处理失败路径。

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PART 02

第二编 科学编程

第二编 科学编程组织数组、向量化与数值精度、数据可视化与计算实验,形成连续的学习单元。

  1. 03

    数组、向量化与数值精度

    用形状、轴、广播和切片表示批量数值计算,比较向量化与循环的语义及成本,并识别浮点表示、溢出和舍入误差。

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  2. 04

    数据可视化与计算实验

    围绕问题、变量和假设设计可复算计算实验,选择与数据类型匹配的图形编码,保存原始数据、参数、随机种子和分析产物。

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PART 03

第三编 工程基础与综合复习

第三编 工程基础与综合复习组织测试、版本控制与环境管理、编程与科学计算综合项目,形成连续的学习单元。

  1. 05

    测试、版本控制与环境管理

    用单元测试、性质检查和回归样例验证程序,使用版本控制组织可审查变更,并锁定依赖、运行命令和环境以支持复现。

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  2. 06

    编程与科学计算综合项目

    从明确问题和输入契约开始,联合程序分解、数据结构、数组计算、可视化、异常处理、测试和版本记录交付可复算小项目。

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综合练习

  • 每章安排定义辨析、推导计算和结果核验练习。
  • 本册末章安排跨 Part 综合题,并保留可复算的解题检查点。

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