用Python學(xué)數(shù)學(xué)相關(guān)教程、開源包推薦與下載

上篇文章里,為大家推薦了一些數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的軟件和微積分、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)的學(xué)習(xí)視頻,今天再推薦一些精心挑選的經(jīng)典教材,并為大家提供電子書的下載鏈接,和視頻搭配起來一起學(xué)習(xí),效果會更好。同時(shí)我們也會為您介紹一些用Python學(xué)數(shù)學(xué)必備的一些軟件和庫。

美國大學(xué)最近幾年出版的數(shù)學(xué)教材,都會有結(jié)合數(shù)學(xué)軟件(MATLAB等CAS)來學(xué)習(xí)的指導(dǎo)說明,也就是說CAS以及編程已經(jīng)是大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的一部分了。不僅如此,在這些數(shù)學(xué)教材里,都會有大量數(shù)學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的案例與習(xí)題,比如物理、化學(xué)、生物、經(jīng)濟(jì)、計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等諸多領(lǐng)域,讓你可以深切感受到數(shù)學(xué)是自然科學(xué)的基石,而這些也是國內(nèi)教材所匱乏的。

線性代數(shù)、微積分、概率統(tǒng)計(jì)教材推薦

下面這些教材經(jīng)過千辛萬苦終于搜集到了它們的電子版,想要學(xué)習(xí)的朋友
線性代數(shù)教材
線性代數(shù)特別推薦下面兩本教材,這兩本書都是華章出品的中文版教材:

  • 《線性代數(shù)》,史蒂文 J.利昂 (Steven J.Leon) ,已經(jīng)出到了
  • 《線性代數(shù)及其應(yīng)用》,戴維 C.雷 (David C.Lay), 史蒂文 R.雷 (Steven R.Lay)

如果你英語比較OK,可以結(jié)合的視頻教程《麻省理工公開課:線性代數(shù)》來看這個(gè)視頻所用的教材,不過視頻錄制時(shí)間比較早,所用教材也比較落后了,推薦看新版(第4版或第5版):

  • 《Introduction to Linear Algebra》William Gilbert Strang(威廉·吉爾伯特·斯特朗)

微積分教材
微積分教材,簡單入門可以看普林斯頓微積分讀本以及倚天屠龍,可以主要只看托馬斯微積分即可。

  • 《普林斯頓微積分讀本》(The Calculus Lifesaver:All the Tools You Need to Excel at Calculus)阿德里安·班納 (Adrian Banner)
  • 《托馬斯微積分》(Thomas` Calculus)高等教育出版社出版
  • 《微積分之屠龍寶刀》和《微積分之倚天寶劍》,C·亞當(dāng)斯(Colin Adamx) (作者), J·哈斯(Joel Hass) (作者), A·湯普森(Abigail Thompson) (作者)。這兩本書書名不忍直視,不要被表面名稱誤導(dǎo)哦

概率統(tǒng)計(jì)教材

  • 《數(shù)理統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)分析》(Mathematical Statistics and Data Analysis)JohnA.Rice (作者)
  • 《統(tǒng)計(jì)學(xué)》(Statistics for Engineers and the Sciences)門登霍爾(William Mendenhall), 辛塞奇(Terry Sincich)
  • 《統(tǒng)計(jì)推斷》(Statistical inference) 卡塞拉 (George Casello) (作者), 貝耶 (Roger L.Berger) (作者)

以上教材都要求你使用MATLAB,不過這里建議替換成Python,因?yàn)椋?/p>

  • 一是在數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)實(shí)踐方面(尤其是國內(nèi)找工作),Python比MATLAB的通用性更好;
  • 二是Python安裝比較方便且免費(fèi),不像MATLAB安裝有17GB(大小不一,起碼10G左右),而且大多國內(nèi)企業(yè)不會購買昂貴的版權(quán)(國內(nèi)外高校例外);
  • 三是Python雖然在數(shù)學(xué)教材方面不及MATLAB,但是美國不少高校在教學(xué)時(shí)還是比較推薦Python的,而且MATLAB在數(shù)學(xué)方面可以做的事情,Python都可以做。

Python 必備軟件與庫

要用Python學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),需要借助一些庫才能讓它成為超越MATLAB、R、SAS等數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件的利器,同時(shí)我們也會為大家推薦一種國外比較流行的學(xué)習(xí)方法就是Cheat Sheet(小抄,索引表),我們也會為大家提供這方面的文檔信息。

編程時(shí)不需要死記硬背的,但是你一定要善于查詢文檔,以及可以做到快速搜索、查詢并使用,而Cheat Sheet就跟單詞本一樣,有助于我們快速學(xué)習(xí)。這種方法類似于思維導(dǎo)圖,非常推薦每個(gè)初學(xué)技術(shù)的朋友掌握。

Anaconda與Jupyter Notebook
Anaconda指的是一個(gè)開源的Python發(fā)行版本,其包含了conda、Python等280多左右的科學(xué)包及其依賴項(xiàng),是數(shù)據(jù)科學(xué)家、Python程序員、機(jī)器學(xué)習(xí)/深度學(xué)習(xí)必備的軟件。當(dāng)然它也支持R。

  • 我們要使用的Numpy、Sympy、Pandas、Matplotlib、Scipy、Seaborn以及Jupyter Notebook等都包含在里面,無需額外下載。
  • 自帶conda包管理器,可以替代pip,安裝管理包;
  • 可以非常方便的為不同項(xiàng)目建立不同的運(yùn)行環(huán)境。
conda list #查看安裝了哪些包
conda install PKGNAME==3.1.4 #安裝版本為3.1.4的包
conda create --name ENVNAME python=3.6
"PKG1>7.6" PKG2 #創(chuàng)建一個(gè)名稱為ENVNAME,Python版本為3.6,以及不同包版本的環(huán)境

Jupyter Notebook是做Python筆記以及學(xué)習(xí)的必備工具,已經(jīng)被國外各大高校和Python程序員采用,它支持Python代碼的編寫、運(yùn)行、展示等,同時(shí)也支持Markdown、LaTex語法。

Scipy
Scipy是Python生態(tài)的開源數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程計(jì)算包集合,在Numpy庫的基礎(chǔ)上增加了眾多的數(shù)學(xué)、科學(xué)以及工程計(jì)算中常用的庫函數(shù)。例如線性代數(shù)、常微分方程數(shù)值求解、信號處理、圖像處理、稀疏矩陣等等。

Scipy Cheat Sheet

Numpy
NumPy是Numerical Python的簡寫,是Python數(shù)值計(jì)算的基石。它是一個(gè)提供多了維數(shù)組對象,多種派生對象(如:掩碼數(shù)組、矩陣)以及用于快速操作數(shù)組的函數(shù)及API,它包括數(shù)學(xué)、邏輯、數(shù)組形狀變換、排序、選擇、I/O 、離散傅立葉變換、基本線性代數(shù)、基本統(tǒng)計(jì)運(yùn)算、隨機(jī)模擬等等。

Numpy Cheat Sheet

Pandas
Pandas是一個(gè)開放源碼、BSD許可的庫,為Python編程語言提供高性能、易于使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分析工具。

Matplotlib
matplotlib是最流行的用于制圖及其他二維數(shù)據(jù)可視化的Python庫。

Sympy
SymPy是一個(gè)符號計(jì)算的Python庫。它的目標(biāo)是成為一個(gè)全功能的計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng),同時(shí)保持代碼簡 潔、易于理解和擴(kuò)展。它完全由Python寫成,不依賴于外部庫。SymPy支持符號計(jì)算、高精度計(jì)算、模式匹配、繪圖、解方程、微積分、組合數(shù)學(xué)、離散 數(shù)學(xué)、幾何學(xué)、概率與統(tǒng)計(jì)、物理學(xué)等方面的功能

statsmodels
statsmodels是一個(gè)統(tǒng)計(jì)分析包,提供對許多不同統(tǒng)計(jì)模型估計(jì)的類和函數(shù),并且可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)測試和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的探索。

正是因?yàn)橛辛艘陨线@些Python開源包,才讓Python有底氣與巨無霸數(shù)學(xué)軟件MATLAB、巨無霸統(tǒng)計(jì)軟件SAS以及為數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)而生的R語言叫板。

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