機械工程師Python編程(入門實戰與進階)

作者：(西)安琪兒·索拉·奧爾巴塞塔|責編:劉鋒//董一波|譯者:未止
出版社：機械工業
ISBN：9787111758471

出版日期：2024/07/01
裝幀：平裝
頁數：434

人民幣：RMB 149 元售價：元

內容大鋼

本書是一本專門面向工程相關專業讀者的編程類技術圖書，主要介紹如何使用Python來解決工程問題。書中涵蓋了如何編碼幾何基元、讀寫文件、繪製矢量圖並製作動畫來展示運算結果，以及求解大型線性方程組，並在最後整合所有知識，搭建了一個求解桁架結構問題的應用程序。本書適合任何有一定專業背景並且想通過編程來解決工程問題的讀者閱讀，同時適合工程相關專業的學生作為參考。具有線性代數、平面幾何和物理學的基礎知識，並了解材料力學和數值方法的原理會比較有幫助。

作者介紹

(西)安琪兒·索拉·奧爾巴塞塔|責編:劉鋒//董一波|譯者:未止
安琪兒·索拉·奧爾巴塞塔（Angel Sola Orbaiceta）畢業於西班牙納瓦拉公立大學（Public University of Navarra）的工業工程專業，主修力學。他靠自學成為一名程序員，自2013年以來一直在軟體行業工作。他目前就職于Glovo公司（官方網址是https：//glovoapp.com/）-位於巴塞羅那市中心的一個蓬勃發展的初創企業。業餘時間，他喜歡編寫應用程序（如InkStructure，可以用於求解二維結構問題）、釀造啤酒以及烹任世界各地的美食。

譯者序
前言
致謝
作者簡介
技術評審員簡介
第一部分  基礎知識
  第1章  Python快速入門
    1.1  Python包和模塊
      1.1.1  Python模塊
      1.1.2  Python包
    1.2  運行文件
    1.3  導入代碼
    1.4  用文檔字元串註釋代碼
    1.5  Python中的元素集
      1.5.1  集合
      1.5.2  元組
      1.5.3  列表
      1.5.4  字典
    1.6  解包
    1.7  小結
  第2章  兩種編程範式
    2.1  函數式編程
      2.1.1  純函數
      2.1.2  不可變性
      2.1.3  lambda函數
      2.1.4  高階函數
      2.1.5  嵌套函數
      2.1.6  filter、map和reduce函數
      2.1.7  列表推導式
    2.2  面向對象編程
      2.2.1  類
      2.2.2  魔術方法
    2.3  類型提示
    2.4  小結
  第3章  命令行
    3.1  UNIX和Windows系統的命令行
    3.2  準備好shell
      3.2.1  安裝Windows Subsystem for Linux軟體
      3.2.2  初識shell
    3.3  文件和目錄
      3.3.1  移動命令
      3.3.2  創建文件和目錄
      3.3.3  刪除文件和目錄
      3.3.4  命令匯總
      3.3.5  使用Windows Subsystem for Linux
    3.4  運行Python腳本
    3.5  給腳本傳遞參數
    3.6  標準輸入和輸出
      3.6.1  將輸出重定向到文件
      3.6.2  將輸入重定向為文件

    3.7  使用PyCharm自帶的Python控制台
    3.8  小結
第二部分  二維幾何
  第4章  點和向量
    4.1  比較數字
    4.2  創建類：Point
      4.2.1  計算兩點間的距離
      4.2.2  加減操作
    4.3  創建類：Vector
      4.3.1  向量的加減
      4.3.2  向量的縮放
      4.3.3  用向量移動點
      4.3.4  向量的范數
      4.3.5  不可變的代碼設計
      4.3.6  方法的命名約定
      4.3.7  向量的點乘
      4.3.8  向量的投影
      4.3.9  向量的叉乘
      4.3.10  平行和垂直向量
      4.3.11  向量的夾角
      4.3.12  向量的旋轉
      4.3.13  向量的正弦和餘弦
    4.4  完善Vector類
      4.4.1  檢驗相等性
      4.4.2  字元串表示
      4.4.3  向量的工廠函數
    4.5  單元測試
      4.5.1  測試距離計算方法
      4.5.2  測試向量的加減方法
      4.5.3  測試向量的乘法方法
      4.5.4  測試向量的平行和垂直方法
      4.5.5  單元測試的三個重要規則
    4.6  小結
  第5章  直線和線段
    5.1  創建類：Segment
      5.1.1  線段的方向
      5.1.2  線段的長度
      5.1.3  參數t和線段中點
      5.1.4  計算線段上的最近點
      5.1.5  計算線段與點的最短距離
      5.1.6  計算線段的交點
      5.1.7  相等和字元串表示
    5.2  創建類：Line
    5.3  線段的垂直平分線
    5.4  小結
  第6章  多邊形
    6.1  創建類：Polygon
      6.1.1  多邊形的邊
      6.1.2  多邊形的質心
      6.1.3  檢驗多邊形是否包含點

      6.1.4  多邊形的工廠函數
      6.1.5  檢驗多邊形的相等性
    6.2  創建類：Circle
      6.2.1  檢驗圓是否包含點
      6.2.2  圓的近似多邊形
      6.2.3  圓的相等性和字元串表示
      6.2.4  圓的工廠函數
    6.3  創建類：Rect
      6.3.1  檢驗矩形是否包含點
      6.3.2  檢查矩形是否重疊
      6.3.3  矩形轉多邊形
      6.3.4  矩形的相等性檢查
      6.3.5  矩形的工廠函數
    6.4  小結
  第7章  仿射變換
    7.1  初識仿射變換
    7.2  創建類：Affine Transform
      7.2.1  單元測試：點的變換
      7.2.2  變換線段和多邊形
      7.2.3  組合變換
      7.2.4  逆仿射變換
      7.2.5  縮放變換
      7.2.6  旋轉變換
    7.3  插值變換
      7.3.1  插值的類型
      7.3.2  插值的實現
    7.4  Geom2D的最後一步
      7.4.1  測試文件整理
      7.4.2  同時運行所有測試文件
      7.4.3  包的統一導入
    7.5  小結
第三部分  圖形和模擬
  第8章  繪製矢量圖
    8.1  點陣圖和矢量圖
    8.2  SVG格式
      8.2.1  視框
      8.2.2  空間變換
    8.3  創建包：svg
      8.3.1  模板字元串
      8.3.2  導入模板
      8.3.3  圖像模板
      8.3.4  屬性
    8.4  SVG的基元
      8.4.1  直線
      8.4.2  矩形
      8.4.3  圓
      8.4.4  多邊形
      8.4.5  多段線
      8.4.6  文本
      8.4.7  分組

      8.4.8  箭頭
    8.5  基元總結
    8.6  導入包
    8.7  小結
  第9章  三點畫圓
    9.1  應用程序的架構
    9.2  初始設置
      9.2.1  創建一個運行配置
      9.2.2  為什麼要使用運行配置
    9.3  讀取輸入和配置文件
      9.3.1  正則表達式
      9.3.2  正則表達式備忘錄
      9.3.3  匹配點
      9.3.4  配置文件
    9.4  問題模型和解決方法
    9.5  結果輸出
      9.5.1  繪製結果圓
      9.5.2  繪製輸入點
      9.5.3  最終代碼
      9.5.4  翻轉y軸方向
    9.6  分發應用程序
      9.6.1  理解問題所在
      9.6.2  尋找解決方案
      9.6.3  不用文件作為輸入啟動應用程序
    9.7  小結
  第10章  圖形用戶界面和畫布
    10.1  Tkinter包介紹
      10.1.1  我們的第一個GUI程序
      10.1.2  畫布
    10.2  繪製幾何基元
      10.2.1  畫布的裝飾器類
      10.2.2  繪製線段
      10.2.3  繪製多邊形
      10.2.4  繪製箭頭
    10.3  小結
  第11章  動畫、模擬和時間循環
    11.1  名詞解釋
      11.1.1  什麼是動畫
      11.1.2  什麼是系統
      11.1.3  什麼是模擬
      11.1.4  什麼是時間循環
    11.2  我們的第一個動畫
      11.2.1  初始設置
      11.2.2  添加幀計數標籤
      11.2.3  系統更新
      11.2.4  創建運動
    11.3  抽象主循環函數
    11.4  重構模擬程序
      11.4.1  嘗試不同的多邊形
  近似圓

      11.4.2  嘗試不同的仿射變換
    11.5  模塊簡潔化
    11.6  小結
  第12章  仿射變換動畫化
    12.1  應用程序架構和圖示
    12.2  初始設置
      12.2.1  創建運行配置文件
      12.2.2  創建一個bash腳本
    12.3  讀取配置文件
    12.4  讀取輸入文件
      12.4.1  輸入格式化
      12.4.2  添加輸入範例
      12.4.3  解析仿射變換
      12.4.4  解析幾何基元
    12.5  運行模擬程序
      12.5.1  建立用戶界面
      12.5.2  實現模擬邏輯
      12.5.3  繪製坐標軸
    12.6  小結
第四部分  方程組
  第13章  矩陣和向量
    13.1  列表初始化
    13.2  初始設置
    13.3  向量
      13.3.1  創建類：Vector
      13.3.2  測試Vector類
    13.4  矩陣
      13.4.1  設置矩陣值
      13.4.2  獲取矩陣值
      13.4.3  縮放矩陣值
      13.4.4  矩陣相等性
      13.4.5  測試Matrix類
    13.5  小結
  第14章  線性方程組
    14.1  線性方程組簡介
    14.2  數值方法
    14.3  Cholesky分解法
      14.3.1  LU演算法
      14.3.2  Cholesky演算法原理
      14.3.3  因式分解過程演算
      14.3.4  解答過程演算
      14.3.5  實現Cholesky演算法
      14.3.6  集成測試法測試Cholesky演算法
    14.4  小結
第五部分  桁架結構
  第15章  結構模型
    15.1  求解結構問題
    15.2  結構件的內力分析
      15.2.1  彈性體受外力作用
      15.2.2  軸向力和剪切力

      15.2.3  彎曲和扭轉力矩
    15.3  拉伸和壓縮
      15.3.1  胡克定律
      15.3.2  應力–應變曲線
    15.4  平面桁架
    15.5  二力構件
    15.6  全局坐標中的剛度矩陣
    15.7  結構的初始模型
      15.7.1  創建類：StrNode
      15.7.2  創建類：StrBar
      15.7.3  創建類：Structure
      15.7.4  用Python shell創建結構
    15.8  結構的解模型
      15.8.1  創建類：StrNodeSolution
      15.8.2  創建類：StrBarSolution
      15.8.3  創建類：StructureSolution
    15.9  小結
  第16章  模型求解
    16.1  演算法原理
      16.1.1  剛度矩陣項的含義
      16.1.2  結構初始化
      16.1.3  結構求解的主演算法
      16.1.4  給結構的自由度編號
      16.1.5  組合和求解方程組
      16.1.6  創建解模型
      16.1.7  代碼匯總
    16.2  進階版單元測試法：測試替代技術
      16.2.1  測試替代技術介紹
      16.2.2  unittest.mock包
    16.3  測試StructureSolution類
    16.4  測試結構問題求解過程
    16.5  小結
  第17章  從文件中讀取輸入
    17.1  定義輸入數據格式
      17.1.1  節點的格式
      17.1.2  載荷的格式
      17.1.3  桿的格式
      17.1.4  文件格式
    17.2  找到正則表達式
      17.2.1  節點的正則表達式
      17.2.2  載荷的正則表達式
      17.2.3  桿的正則表達式
    17.3  初始設置
    17.4  節點解析程序
    17.5  桿解析程序
    17.6  載荷解析程序
    17.7  結構解析程序
      17.7.1  總覽
      17.7.2  設置
      17.7.3  忽略空白和註釋

      17.7.4  解析行
      17.7.5  拆解行和組裝結構
      17.7.6  代碼匯總
      17.7.7  程序測試
    17.8  小結
  第18章  生成SVG圖像和文本文件
    18.1  初始設置
    18.2  從結構解到SVG
      18.2.1  配置文件
      18.2.2  參數設置
      18.2.3  函數：繪製結果圖
      18.2.4  註釋
      18.2.5  繪製桿圖形
      18.2.6  繪製節點圖形
      18.2.7  節點反作用力
      18.2.8  載荷
      18.2.9  代碼匯總
      18.2.10  最終結果
    18.3  從結構解到文本
      18.3.1  結構解的字元串表示
      18.3.2  節點
      18.3.3  桿
      18.3.4  Unicode字元
      18.3.5  代碼匯總
    18.4  小結
  第19章  組裝應用程序
    19.1  概述
    19.2  設置
    19.3  輸入參數
    19.4  生成輸出文件
    19.5  主腳本
    19.6  嘗試應用程序
      19.6.1  嘗試不同的參數輸入
      19.6.2  求解一個大型結構問題
    19.7  小結
參考文獻

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