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공학텍스트북 파이썬 수치해석
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공학텍스트북 파이썬 수치해석

  • QingkaiKong ,TimmySiauw ,AlexandreM.B
  • |
  • 휴먼싸이언스
  • |
  • 2022-02-18 출간
  • |
  • 1페이지
  • |
  • 규격外
  • |
  • ISBN 9791189057312
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

목차


차례

CHAPTER
1
파이썬 기초
1.1 파이썬 시작하기 1
1.1.1 작업 환경 설정 1
1.1.2 파이썬 코드를 실행하는 세 가지 방법 5
1.2 파이썬을 계산기로 사용하기 8
1.3 패키지 관리 14
1.3.1 패키지 관리자를 사용하여 패키지 관리하기 14
1.3.2 소스 파일을 이용한 패키지 설치 17
1.4 주피터 노트북 개요 17
1.4.1 주피터 노트북 시작하기 18
1.4.2 노트북 내에서의 활동 19
1.4.3 노트북을 닫는 방법 20
1.4.4 주피터 노트북 서버 종료 20
1.5 논리식과 연산자 20
1.6 요약, 그리고 문제 23
1.6.1 요약 23
1.6.2 문제 23


CHAPTER
2
변수와 기본 데이터 구조
2.1 변수와 지정 27
2.2 데이터 구조-문자열 30
2.3 데이터 구조-리스트 36
2.4 데이터 구조-투플 39
2.5 데이터 구조-집합 42
2.6 데이터 구조-사전 43
2.7 NumPy 배열 개요 45
2.8 요약, 그리고 문제 54
2.8.1 요약 54
2.8.2 문제 55

CHAPTER
3
함수
3.1 함수의 기초 57
3.1.1 파이썬의 내장 함수 57
3.1.2 함수 정의 58
3.2 지역 변수와 전역 변수 66
3.3 중첩 함수 70
3.4 람다 함수 72
3.5 함수에 대한 인수로서의 함수 73
3.6 요약, 그리고 문제 75
3.6.1 요약 75
3.6.2 문제 75


CHAPTER
4
분기문
4.1 if-else 문 81
4.2 3항 연산자 88
4.3 요약, 그리고 문제 89
4.3.1 요약 89
4.3.2 문제 89


CHAPTER
5
반복
5.1 for 루프 95
5.2 while 루프 102
5.3 조건제시법 104
5.3.1 리스트에 대한 조건제시법 105
5.3.2 사전에 대한 조건제시법 106
5.4 요약, 그리고 문제 106
5.4.1 요약 106
5.4.2 문제 106


CHAPTER
6
재귀법
6.1 재귀 함수 111
6.2 분할 정복법 117
6.2.1 하노이 탑 117
6.2.2 퀵 정렬 120
6.3 요약, 그리고 문제 121
6.3.1 요약 121
6.3.2 문제 121


CHAPTER
7
객체지향 프로그래밍
7.1 객체 지향 프로그래밍 개요 129
7.2 클래스와 객체 131
7.2.1 클래스 131
7.2.2 객체 133
7.2.3 클래스 속성 대 인스턴스 속성 135
7.3 상속, 캡슐화, 다형성 136
7.3.1 상속 136
7.3.2 캡슐화 140
7.3.3 다형성 142
7.4 요약, 그리고 문제 142
7.4.1 요약 142
7.4.2 문제 143


CHAPTER
8
복잡도
8.1 복잡도와 Big-O 표기법 145
8.2 복잡도의 중요성 148
8.3 프로파일러 150
8.3.1 매직 명령 사용하기 150
8.3.2 파이썬 프로파일러 사용 151
8.3.3 라인 프로파일러 사용 152
8.4 요약, 그리고 문제 153
8.4.1 요약 153
8.4.2 문제 154


CHAPTER
9
숫자의 표현
9.1 N진법과 이진법 157
9.2 부동 소수점 실수 159
9.3 반올림 오차 164
9.3.1 표현 오차 164
9.3.2 부동 소수점 연산에 의한 반올림 오차 164
9.3.3 반올림 오차의 누적 165
9.4 요약, 그리고 문제 166
9.4.1 요약 166
9.4.2 문제 167


CHAPTER
10
오류, 좋은 프로그래밍 습관, 그리고 디버깅
10.1 오류 유형 171
10.2 오류의 방지 174
10.2.1 프로그램을 계획하라 174
10.2.2 모든 코드를 자주 테스트하라 175
10.2.3 코드를 깨끗하게 유지하라 176
10.3 try/except 178
10.4 데이터 유형 검사 181
10.5 디버깅 183
10.5.1 예외가 발생한 후 디버거 활성화 184
10.5.2 코드를 실행하기 전에 디버거 활성화 186
10.5.3 중단점 추가 187
10.6 요약, 그리고 문제 188
10.6.1 요약 188
10.6.2 문제 188


CHAPTER
11
파일 입출력
11.1 TXT 파일 189
11.1.1 파일에 쓰기 190
11.1.2 파일에 추가하기 191
11.1.3 파일 읽기 192
11.1.4 숫자와 배열의 처리 193
11.2 CSV 파일 194
11.2.1 CSV 파일 쓰기와 열기 194
11.2.2 CSV 파일 읽기 196
11.2.3 NumPy 외의 방법 196
11.3 pickle 파일 196
11.3.1 pickle 파일에 쓰기 197
11.3.2 pickle 파일 읽기 197
11.3.3 파이썬 2에서 pickle 파일 읽기 197
11.4 JSON 파일 198
11.4.1 JSON 형식 198
11.4.2 JSON 파일에 쓰기 199
11.4.3 JSON 파일 읽기 200
11.5 HDF5 파일 200
11.5.1 HDF5 파일 읽기 202
11.6 요약, 그리고 문제 203
11.6.1 요약 203
11.6.2 문제 203


CHAPTER
12
시각화와 플로팅
12.1 2D 플로팅 205
12.2 3D 플로팅 216
12.3 지도 작업 222
12.4 애니메이션과 동영상 229
12.5 요약, 그리고 문제 232
12.5.1 요약 232
12.5.2 문제 232


CHAPTER
13
파이썬 코드의 병렬화
13.1 병렬 컴퓨팅의 기초 241
13.1.1 프로세스와 쓰레드 243
13.1.2 파이썬의 GIL 문제 243
13.1.3 병렬 컴퓨팅 사용의 단점 243
13.2 multiprocessing 모듈 244
13.2.1 실행 시간의 시각화 245
13.3 joblib의 사용 247
13.4 요약, 그리고 문제 248
13.4.1 요약 248
13.4.2 문제 249


CHAPTER
14
선형대수와 선형 연립방정식
14.1 선형대수의 기초 251
14.1.1 집합 251
14.1.2 벡터 252
14.1.3 행렬 256
14.2 선형 변환 261
14.3 선형 연립방정식 262
14.4 선형 연립방정식의 풀이 264
14.4.1 가우스 소거법 265
14.4.2 가우스-조던 소거법 267
14.4.3 LU 분해법 269
14.4.4 반복법 - 가우스-자이델 방법 271
14.5 파이썬에서 선형 연립방정식 풀기 274
14.6 역행렬 계산 276
14.7 요약, 그리고 문제 279
14.7.1 요약 279
14.7.2 문제 279


CHAPTER
15
고윳값과 고유벡터
15.1 고윳값과 고유벡터 개요 283
15.1.1 고윳값과 고유벡터 283
15.1.2 고윳값과 고유벡터의 배경 283
15.1.3 특성 방정식 286
15.2 누승법 287
15.2.1 가장 큰 고윳값 찾기 287
15.2.2 역 누승법 290
15.2.3 이동 누승법 291
15.3 QR 방법 292
15.4 파이썬에서 고윳값과 고유벡터 구하기 294
15.5 요약, 그리고 문제 295
15.5.1 요약 295
15.5.2 문제 295


CHAPTER
16
최소제곱 회귀
16.1 최소제곱 회귀 개요 297
16.2 최소제곱 회귀의 유도(선형대수 기반) 298
16.3 최소제곱 회귀의 유도(다변량 미적분 기반) 300
16.4 파이썬에서 최소제곱 회귀의 수행 301
16.4.1 역행렬을 직접 사용하는 방법 302
16.4.2 의사 역행렬의 사용 303
16.4.3 numpy.linalg.lstsq의 사용 304
16.4.4 SciPy의 optimize.curve_fit 사용하기 304
16.5 비선형 함수에 대한 최소제곱 회귀 305
16.5.1 지수 함수에 대한 로그 기법 305
16.5.2 멱승 함수에 대한 로그 기법 307
16.5.3 다항식 회귀 307
16.5.4 SciPy의 optimize.curve_fit 사용하기 309
16.6 요약, 그리고 문제 310
16.6.1 요약 310
16.6.2 문제 310


CHAPTER
17
보간법
17.1 보간 문제 313
17.2 선형 보간법 314
17.3 3차 스플라인 보간법 315
17.4 라그랑주 다항식 보간법 320
17.4.1 SciPy의 lagrange 함수 사용하기 322
17.5 뉴턴의 다항식 보간법 323
17.6 요약, 그리고 문제 327
17.6.1 요약 327
17.6.2 문제 327


CHAPTER
18
테일러급수
18.1 테일러급수를 이용한 함수 표현 333
18.2 테일러급수를 사용한 근사 334
18.3 오차에 대한 논의 338
18.3.1 테일러급수의 절삭 오차 338
18.3.2 절삭 오차의 추정 339
18.3.3 테일러급수의 반올림 오차 340
18.4 요약, 그리고 문제 341
18.4.1 요약 341
18.4.2 문제 341


CHAPTER
19
근의 계산
19.1 근을 구하는 문제 343
19.2 허용 오차 344
19.3 이분법 345
19.4 뉴턴-랩슨 방법 348
19.5 파이썬에서 근의 계산 351
19.6 요약, 그리고 문제 351
19.6.1 요약 351
19.6.2 문제 352


CHAPTER
20
수치 미분
20.1 수치 미분 문제 355
20.2 도함수 근사를 위한 유한 차분의 사용 356
20.2.1 테일러급수로 도함수 근사를 위한 유한 차분의 사용 357
20.3 고차 도함수의 근사 363
20.4 노이즈가 있는 수치 미분 364
20.5 요약, 그리고 문제 366
20.5.1 요약 366
20.5.2 문제 366


CHAPTER
21
수치 적분
21.1 수치 적분 문제 371
21.2 리만 적분 372
21.3 사다리꼴 공식 375
21.4 심슨의 공식 378
21.5 파이썬에서의 적분 계산 382
21.6 요약, 그리고 문제 385
21.6.1 요약 385
21.6.2 문제 385


CHAPTER
22
상미분방정식(ODE) 초깃값 문제
22.1 ODE 초깃값 문제 391
22.2 계수의 감소 394
22.3 오일러 방법 396
22.4 수치 오차와 불안정성 401
22.5 예측자-수정자 방법과 룽게-쿠타 방법 403
22.5.1 예측자-수정자 방법 403
22.5.2 룽게-쿠타 방법 404
22.6 파이썬의 ODE 풀이 함수 406
22.7 고급 주제 411
22.7.1 다단계 방법 411
22.7.2 경직성 ODE 411
22.8 요약, 그리고 문제 412
22.8.1 요약 412
22.8.2 문제 413


CHAPTER
23
상미분방정식(ODE)의 경곗값 문제
23.1 ODE 경곗값 문제 421
23.2 사격법 423
23.3 유한 차분법 428
23.4 수치 오차와 불안정성 433
23.5 요약, 그리고 문제 433
23.5.1 요약 433
23.5.2 문제 434


CHAPTER
24
푸리에 변환
24.1 파동의 기초 437
24.1.1 수학적 도구를 사용한 파동 모델링 438
24.1.2 파동의 특성 439
24.2 이산 푸리에 변환(DFT) 443
24.2.1 DFT 445
24.2.2 역 DFT 449
24.2.3 DFT의 한계 449
24.3 고속 푸리에 변환(FFT) 450
24.3.1 DFT의 대칭성 451
24.3.2 Cooley-Tukey FFT 알고리즘 451
24.4 파이썬에서의 FFT 455
24.4.1 NumPy의 FFT 456
24.4.2 SciPy의 FFT 457
24.4.3 추가 예제 458
24.5 요약, 그리고 문제 463
24.5.1 요약 463
24.5.2 문제 464


APPENDIX
A
윈도우에서 파이썬 시작하기
A.1 윈도우에서 파이썬 시작하기 467
A.1.1 윈도우에서 작업 환경 설정 467
A.1.2 파이썬 코드를 실행하는 세 가지 방법 471

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