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機械工程師Python編程 入門、實戰(zhàn)與進階

機械工程師Python編程 入門、實戰(zhàn)與進階

出版社：機械工業(yè)出版社出版時間：2024-07-01
開本： 16開 頁數(shù)： 464
中 圖 價:¥113.2(7.6折) 定價  ¥149.0 登錄后可看到會員價
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機械工程師Python編程 入門、實戰(zhàn)與進階 版權(quán)信息

機械工程師Python編程 入門、實戰(zhàn)與進階 本書特色

如果你可以用Python編程來解決具有挑戰(zhàn)性的工程問題會如何？這本“硬核”的書將教你如何使用線性代數(shù)、幾何和物理知識從頭開始編碼求解算法，以編寫自定義庫、繪制基元和構(gòu)建應用程序。作者在這本書中為機械工程師提供了核心編程技巧，專注于打磨高質(zhì)量的代碼和利用自動化的單元測試來保證實現(xiàn)無差錯。你將開發(fā)一個幾何工具箱，用線和形狀來繪制工程問題圖，為機械模擬創(chuàng)建矢量圖和動畫，以及編碼算法來執(zhí)行復雜的計算。*終，你將結(jié)合這些知識來構(gòu)建一個完整的結(jié)構(gòu)分析應用程序，以解決實際工作中可能遇到的二維桁架問題。

通過閱讀本書，你將學到:
·使用正則表達式來優(yōu)雅地解析輸入文件
·使用單元測試、封裝和描述性名稱來優(yōu)化代碼
·使用Tkinter的畫布小部件在屏幕上繪制圖像和創(chuàng)建動畫
·用Cholesky分解算法求解線性方程組
·構(gòu)建一個可以可視化桁架結(jié)構(gòu)的應力和張力的應用程序

停止依賴第三方軟件--通往專業(yè)化的道路沒有捷徑。本書將幫助你掌握編程技巧，讓你每次都能獲得正確的結(jié)果。

機械工程師Python編程 入門、實戰(zhàn)與進階 內(nèi)容簡介

如果你可以用Pytho編程來解決具有挑戰(zhàn)性的工程問題會如何？這本“硬核”的書將教你如何使用線性代數(shù)、幾何和物理知識從頭開始編碼求解算法，以編寫自定義庫、繪制基元和構(gòu)建應用程序。
ángel Sola Orbaiceta在這本書中為機械工程師提供了核心編程技巧，專注于打磨高質(zhì)量的代碼和利用自動化的單元測試來保證實現(xiàn)無差錯。你將開發(fā)一個幾何工具箱，用線和形狀來繪制工程問題圖，為機械模擬創(chuàng)建矢量圖和動畫，以及編碼算法來執(zhí)行復雜的計算。*終，你將結(jié)合這些知識來構(gòu)建一個完整的結(jié)構(gòu)分析應用程序，以解決實際工作中可能遇到的二維桁架問題。
通過閱讀本書，你將學到：
使用正則表達式來優(yōu)雅地解析輸入文件：
使用單元測試、封裝和描述性名稱來優(yōu)化代碼：
使用Tkinter的畫布小部件在屏幕上繪制圖像和創(chuàng)建動畫；
用Cholesky:分解算法求解線性方程組；
構(gòu)建一個可以可視化桁架結(jié)構(gòu)的應力和張力的應用程序。
停止依賴第三方軟件一一通往專業(yè)化的道路沒有捷徑。本書將幫助你掌握編程技巧，讓你每次都能獲得正確的結(jié)果。

機械工程師Python編程 入門、實戰(zhàn)與進階 目錄

目　　錄
譯者序
前言
致謝
作者簡介
技術(shù)評審員簡介
**部分　基礎知識
第1章　Python快速入門　2
1.1　Python包和模塊　2
1.1.1　Python模塊　2
1.1.2　Python包　3
1.2　運行文件　3
1.3　導入代碼　3
1.4　用文檔字符串注釋代碼　 7
1.5　Python中的元素集　8
1.5.1　集合　8
1.5.2　元組　9
1.5.3　列表　11
1.5.4　字典　14
1.6　解包　15
1.7　小結(jié)　16
第2章　兩種編程范式　17
2.1　函數(shù)式編程　17
2.1.1　純函數(shù)　17
2.1.2　不可變性　18
2.1.3　lambda函數(shù)　19
2.1.4　高階函數(shù)　20
2.1.5　嵌套函數(shù)　21
2.1.6　filter、map和reduce函數(shù)　22
2.1.7　列表推導式　26
2.2　面向?qū)ο缶幊獭?7
2.2.1　類　28
2.2.2　魔術(shù)方法　33
2.3　類型提示　35
2.4　小結(jié)　36
第3章　命令行　37
3.1　UNIX和Windows系統(tǒng)的命令行　37
3.2　準備好shell　37
3.2.1　安裝Windows Subsystem for
Linux軟件　38
3.2.2　初識shell　38
3.3　文件和目錄　38
3.3.1　移動命令　39
3.3.2　創(chuàng)建文件和目錄　40
3.3.3　刪除文件和目錄　41
3.3.4　命令匯總　41
3.3.5　使用Windows Subsystem for
Linux　42
3.4　運行Python腳本　43
3.5　給腳本傳遞參數(shù)　43
3.6　標準輸入和輸出　44
3.6.1　將輸出重定向到文件　44
3.6.2　將輸入重定向為文件　44
3.7　使用PyCharm自帶的Python
控制臺　45
3.8　小結(jié)　47
第二部分　二維幾何
第4章　點和向量　50
4.1　比較數(shù)字　50
4.2　創(chuàng)建類：Point　51
4.2.1　計算兩點間的距離　52
4.2.2　加減操作　53
4.3　創(chuàng)建類：Vector　54
4.3.1　向量的加減　55
4.3.2　向量的縮放　56
4.3.3　用向量移動點　56
4.3.4　向量的范數(shù)　57
4.3.5　不可變的代碼設計　58
4.3.6　方法的命名約定　59
4.3.7　向量的點乘　59
4.3.8　向量的投影　60
4.3.9　向量的叉乘　61
4.3.10　平行和垂直向量　61
4.3.11　向量的夾角　62
4.3.12　向量的旋轉(zhuǎn)　63
4.3.13　向量的正弦和余弦　64
4.4　完善Vector類　65
4.4.1　檢驗相等性　65
4.4.2　字符串表示　67
4.4.3　向量的工廠函數(shù)　68
4.5　單元測試　69
4.5.1　測試距離計算方法　70
4.5.2　測試向量的加減方法　 72
4.5.3　測試向量的乘法方法　73
4.5.4　測試向量的平行和垂直方法　74
4.5.5　單元測試的三個重要規(guī)則　75
4.6　小結(jié)　77
第5章　直線和線段　78
5.1　創(chuàng)建類：Segment　78
5.1.1　線段的方向　79
5.1.2　線段的長度　81
5.1.3　參數(shù)t和線段中點　83
5.1.4　計算線段上的*近點　88
5.1.5　計算線段與點的*短距離　91
5.1.6　計算線段的交點　91
5.1.7　相等和字符串表示　94
5.2　創(chuàng)建類：Line　96
5.3　線段的垂直平分線　100
5.4　小結(jié)　101
第6章　多邊形　102
6.1　創(chuàng)建類：Polygon　102
6.1.1　多邊形的邊　103
6.1.2　多邊形的質(zhì)心　106
6.1.3　檢驗多邊形是否包含點　108
6.1.4　多邊形的工廠函數(shù)　 113
6.1.5　檢驗多邊形的相等性　114
6.2　創(chuàng)建類：Circle　116
6.2.1　檢驗圓是否包含點　117
6.2.2　圓的近似多邊形　117
6.2.3　圓的相等性和字符串表示　118
6.2.4　圓的工廠函數(shù)　120
6.3　創(chuàng)建類：Rect　121
6.3.1　檢驗矩形是否包含點　123
6.3.2　檢查矩形是否重疊　123
6.3.3　矩形轉(zhuǎn)多邊形　127
6.3.4　矩形的相等性檢查　128
6.3.5　矩形的工廠函數(shù)　130
6.4　小結(jié)　132
第7章　仿射變換　133
7.1　初識仿射變換　133
7.2　創(chuàng)建類：Affine Transform　137
7.2.1　單元測試：點的變換　137
7.2.2　變換線段和多邊形　138
7.2.3　組合變換　140
7.2.4　逆仿射變換　142
7.2.5　縮放變換　144
7.2.6　旋轉(zhuǎn)變換　146
7.3　插值變換　148
7.3.1　插值的類型　148
7.3.2　插值的實現(xiàn)　150
7.4　Geom2D的*后一步　152
7.4.1　測試文件整理　152
7.4.2　同時運行所有測試文件　152
7.4.3　包的統(tǒng)一導入　153
7.5　小結(jié)　154
第三部分　圖形和模擬
第8章　繪制矢量圖　156
8.1　位圖和矢量圖　156
8.2　SVG格式　157
8.2.1　視框　158
8.2.2　空間變換　159
8.3　創(chuàng)建包：svg　160
8.3.1　模板字符串　161
8.3.2　導入模板　162
8.3.3　圖像模板　163
8.3.4　屬性　165
8.4　SVG的基元　166
8.4.1　直線　167
8.4.2　矩形　168
8.4.3　圓　169
8.4.4　多邊形　170
8.4.5　多段線　171
8.4.6　文本　172
8.4.7　分組　173
8.4.8　箭頭　174
8.5　基元總結(jié)　176
8.6　導入包　178
8.7　小結(jié)　178
第9章　三點畫圓　179
9.1　應用程序的架構(gòu)　179
9.2　初始設置　180
9.2.1　創(chuàng)建一個運行配置　181
9.2.2　為什么要使用運行配置　184
9.3　讀取輸入和配置文件　184
9.3.1　正則表達式　185
9.3.2　正則表達式備忘錄　189
9.3.3　匹配點　189
9.3.4　配置文件　190
9.4　問題模型和解決方法　192
9.5　結(jié)果輸出　192
9.5.1　繪制結(jié)果圓　193
9.5.2　繪制輸入點　195
9.5.3　*終代碼　197
9.5.4　翻轉(zhuǎn)y軸方向　199
9.6　分發(fā)應用程序 199
9.6.1　理解問題所在 199
9.6.2　尋找解決方案 201
9.6.3　 不用文件作為輸入啟動應用程序 203
9.7　小結(jié) 203 第10章　圖形用戶界面和畫布 204
10.1　Tkinter 包介紹 204
10.1.1　我們的**個GUI 程序 204
10.1.2　畫布 207
10.2　繪制幾何基元 212
10.2.1　畫布的裝飾器類 212
10.2.2　繪制線段 214
10.2.3　繪制多邊形 215
10.2.4　繪制箭頭 217
10.3　小結(jié) 220 第11章　動畫、模擬和時間循環(huán) 221
11.1　名詞解釋 221
11.1.1　什么是動畫 221
11.1.2　什么是系統(tǒng) 222
11.1.3　什么是模擬 222
11.1.4　什么是時間循環(huán) 223
11.2　我們的**個動畫 224
11.2.1　初始設置 224
11.2.2　添加幀計數(shù)標簽 226
11.2.3　系統(tǒng)更新 227
11.2.4　創(chuàng)建運動 228
11.3　抽象主循環(huán)函數(shù) 230
11.4　重構(gòu)模擬程序 232
11.4.1　 嘗試不同的多邊形近似圓 233
11.4.2　嘗試不同的仿射變換 234
11.5　模塊簡潔化 235
11.6　小結(jié) 236
第12章　仿射變換動畫化 237
12.1　應用程序架構(gòu)和圖示 237
12.2　初始設置 238
12.2.1　創(chuàng)建運行配置文件 239
12.2.2　創(chuàng)建一個bash 腳本 239
12.3　讀取配置文件 240
12.4　讀取輸入文件 241 12.4.1　輸入格式化 241
12.4.2　添加輸入范例 242
12.4.3　解析仿射變換 243
12.4.4　解析幾何基元 245
12.5　運行模擬程序 251
12.5.1　建立用戶界面 252
12.5.2　實現(xiàn)模擬邏輯 253
12.5.3　繪制坐標軸 255
12.6　小結(jié) 259 第四部分　方程組
第13章　矩陣和向量 262
13.1　列表初始化 263
13.2　初始設置 264
13.3　向量 264
13.3.1　創(chuàng)建類：Vector 265
13.3.2　測試Vector 類 268
13.4　矩陣 269
13.4.1　設置矩陣值 270
13.4.2　獲取矩陣值 272
13.4.3　縮放矩陣值 273
13.4.4　矩陣相等性 273
13.4.5　測試Matrix 類 276
13.5　小結(jié) 279
第14章　線性方程組 280
14.1　線性方程組簡介 280
14.2　數(shù)值方法 281
14.3　Cholesky 分解法 282
14.3.1　LU 算法 282
14.3.2　Cholesky 算法原理 284
14.3.3　因式分解過程演算 285
14.3.4　解答過程演算 286
14.3.5　實現(xiàn)Cholesky 算法 288
14.3.6　 集成測試法測試Cholesky算法 298 14.4　小結(jié) 299
第五部分　桁架結(jié)構(gòu)
第15章　結(jié)構(gòu)模型 302
15.1　求解結(jié)構(gòu)問題 302
15.2　結(jié)構(gòu)件的內(nèi)力分析 303
15.2.1　彈性體受外力作用 303
15.2.2　軸向力和剪切力 304 15.2.3　彎曲和扭轉(zhuǎn)力矩 304
15.3　拉伸和壓縮 305
15.3.1　胡克定律 305
15.3.2　應力– 應變曲線 306
15.4　平面桁架 307
15.5　二力構(gòu)件 308
15.6　全局坐標中的剛度矩陣 309
15.7　結(jié)構(gòu)的初始模型 311
15.7.1　創(chuàng)建類：StrNode 312
15.7.2　創(chuàng)建類：StrBar 315
15.7.3　創(chuàng)建類：Structure 319
15.7.4　用Python shell 創(chuàng)建結(jié)構(gòu) 320
15.8　結(jié)構(gòu)的解模型 321
15.8.1　創(chuàng)建類：StrNodeSolution 321
15.8.2　創(chuàng)建類：StrBarSolution 324
15.8.3　 創(chuàng)建類：StructureSolution 330
15.9　小結(jié) 334
第16章　模型求解 335
16.1　算法原理 335
16.1.1　剛度矩陣項的含義 336
16.1.2　結(jié)構(gòu)初始化 336
16.1.3　結(jié)構(gòu)求解的主算法 337
16.1.4　給結(jié)構(gòu)的自由度編號 338
16.1.5　組合和求解方程組 339
16.1.6　創(chuàng)建解模型 345
16.1.7　代碼匯總 347
16.2　 進階版單元測試法：測試替代技術(shù) 350
16.2.1　測試替代技術(shù)介紹 351
16.2.2　unittest.mock 包 351
16.3　測試StructureSolution 類 356
16.4　測試結(jié)構(gòu)問題求解過程 359
16.5　小結(jié) 364 第17章　從文件中讀取輸入 365
17.1　定義輸入數(shù)據(jù)格式 365
17.1.1　節(jié)點的格式 365 17.1.2　載荷的格式 366
17.1.3　桿的格式 366
17.1.4　文件格式 366
17.2　找到正則表達式 367
17.2.1　節(jié)點的正則表達式 367
17.2.2　載荷的正則表達式 368
17.2.3　桿的正則表達式 368
17.3　初始設置 369
17.4　節(jié)點解析程序 369
17.5　桿解析程序 372
17.6　載荷解析程序 374
17.7　結(jié)構(gòu)解析程序 375
17.7.1　總覽 376
17.7.2　設置 377
17.7.3　忽略空白和注釋 377
17.7.4　解析行 378
17.7.5　拆解行和組裝結(jié)構(gòu) 379
17.7.6　代碼匯總 381
17.7.7　程序測試 383
17.8　小結(jié) 388
第18章　生成SVG圖像和文本文件 389
18.1　初始設置 389
18.2　從結(jié)構(gòu)解到SVG 390
18.2.1　配置文件 390
18.2.2　參數(shù)設置 391
18.2.3　函數(shù)：繪制結(jié)果圖 392
18.2.4　注釋 394
18.2.5　繪制桿圖形 395
18.2.6　繪制節(jié)點圖形 402 18.2.7　節(jié)點反作用力 403
18.2.8　載荷 408
18.2.9　代碼匯總 409
18.2.10　*終結(jié)果 410
18.3　從結(jié)構(gòu)解到文本 412
18.3.1　結(jié)構(gòu)解的字符串表示 412
18.3.2　節(jié)點 414
18.3.3　桿 415 18.3.4　Unicode 字符 416
18.3.5　代碼匯總 417
18.4　小結(jié) 418
第19章　組裝應用程序 419
19.1　概述 419
19.2　設置 420
19.3　輸入?yún)?shù) 421 19.4　生成輸出文件 423
19.5　主腳本 424
19.6　嘗試應用程序 425
19.6.1　嘗試不同的參數(shù)輸入 428
19.6.2　求解一個大型結(jié)構(gòu)問題 430
19.7　小結(jié) 434
參考文獻 435
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機械工程師Python編程 入門、實戰(zhàn)與進階 作者簡介

安琪兒·索拉·奧爾巴塞塔自2013年以來一直在軟件行業(yè)工作。他擁有機械工程學位，目前在巴塞羅那市中心一家蓬勃發(fā)展的初創(chuàng)公司Glovo工作。安琪兒還是InkStructure知名應用程序的創(chuàng)建者，該應用程序用于解決建筑和工程專業(yè)的2D結(jié)構(gòu)問題。

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