An Introduction to Fortran for Scientific Computing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Oxford University Press, USA

作者:James M. Ortega

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1994-01-01

价格:USD 49.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780030031281

丛书系列:

图书标签:

• Fortran
• Scientific Computing
• Programming
• Numerical Analysis
• Computational Science
• Engineering
• Mathematics
• Beginner
• Tutorial
• Computer Science

在科学探索的宏伟画卷中，语言是绘就精准图景的画笔，而Fortran，这门历久弥新的编程语言，正是其中一支不可或缺的利器。它以其卓越的数值计算能力和对科学计算场景的深度优化，数十年如一日地支撑着物理、工程、气象、天文等众多领域的科研前沿。本书并非对Fortran语言本身的详尽语法手册，也非简单罗列其发展史，而是旨在为那些渴望站在巨人的肩膀上，用代码驱动科学发现的学习者，提供一条清晰、实用且富有洞察力的学习路径。 本书将带领读者深入探索Fortran在现代科学计算中的核心应用。我们将从根本上理解，为什么在性能至关重要的科学领域，Fortran依然占据着举足轻重的地位。这并非因为它是“最先进”的语言，而是因为它在处理大规模、密集型数值运算时，能够提供无与伦比的效率和可靠性。我们将揭示Fortran在内存管理、编译器优化以及与底层硬件交互方面的独特优势，这些优势对于优化计算密集型问题的性能至关重要。 我们将聚焦于Fortran在解决实际科学问题中的强大能力。想象一下，您需要模拟宇宙的演化，预测天气模式，分析复杂的流体动力学，或者设计下一代航空器。在这些令人振奋的挑战面前，Fortran提供了构建高效、稳定计算模型的基石。本书不会停留在理论层面，而是会通过一系列精心设计的示例，展示如何运用Fortran来解决真实的科学计算难题。这些示例将涵盖从基础的数值积分到复杂的偏微分方程求解，从矩阵运算到数据可视化，让您在实践中掌握Fortran的精髓。 学习一门编程语言，绝不仅仅是掌握其语法规则，更重要的是理解其背后的设计哲学以及在特定领域的应用方法。本书将引导您思考，如何将抽象的科学概念转化为可执行的代码，如何设计出清晰、模块化且易于维护的Fortran程序。我们将探讨编写高质量Fortran代码的最佳实践，包括命名约定、代码结构、错误处理以及调试技巧。这对于任何希望在科学研究中长期受益于编程工具的学习者来说，都是不可或缺的技能。 本书将着重强调Fortran与现代科学计算生态系统的融合。虽然Fortran本身强大，但现代科学计算往往需要与其他工具和技术协同工作。我们将探讨Fortran如何与Python、C/C++等语言进行交互，如何利用现有的科学库（如LAPACK、BLAS）来加速开发进程，以及如何利用现代工具链进行编译、链接和性能分析。这种融合能力，使得Fortran能够无缝集成到复杂的科学工作流程中，进一步拓展其应用范围。 对于初学者而言，本书将提供一个扎实的基础。我们将从Fortran的基本语法结构开始，循序渐进地介绍变量、数据类型、控制流语句、数组等核心概念。但我们不会止步于此，很快就会将注意力转向Fortran在科学计算中的独有优势，例如其强大的数组处理能力和并行计算的支持。我们将深入讲解Fortran的模块化编程思想，如何构建可重用的代码库，这对于管理大型科学项目至关重要。 对于有一定编程基础，但对Fortran不甚了解的学习者，本书将提供一条快速入门并掌握其核心应用的捷径。我们将重点突出Fortran在数值计算领域的独特之处，例如其对浮点数运算的精细控制，以及其对高性能计算架构的天然契合。本书的重点将放在如何利用Fortran解决那些“计算密集型”问题，即需要大量计算才能获得结果的科学问题。 我们将深入探讨Fortran在并行计算领域的强大支持。随着计算能力的飞速发展，利用多核处理器和分布式计算系统已成为解决复杂科学问题的必然趋势。本书将详细介绍Fortran在并行计算方面的关键技术，包括OpenMP和MPI，并提供相应的代码示例，指导读者如何编写能够充分利用多处理器并行执行的Fortran程序。这将使您能够显著缩短计算时间，处理更大规模的问题。 数据处理和可视化是科学研究中不可或缺的环节。本书将介绍Fortran如何有效地处理和管理大量科学数据，包括如何读写各种文件格式，如何进行高效的数据组织和访问。同时，我们也将探讨如何利用Fortran与外部可视化工具（如Gnuplot、Matplotlib等）进行交互，将计算结果以直观的方式呈现出来，帮助您更好地理解和解释您的研究成果。 本书将以实用的角度出发，强调“学以致用”。每一章都将围绕着特定的科学计算主题，通过具体的代码示例和问题分析，来阐述Fortran的语言特性和应用方法。这些示例将尽可能贴近真实的科研场景，让学习者能够立刻将所学知识应用于自己的研究项目中。我们将鼓励读者动手实践，通过修改、扩展和调试示例代码，来加深对Fortran的理解。 理解Fortran的“历史积淀”并非要沉迷于过去，而是要认识到它为何能够经久不衰。它在早期科学计算的奠基中扮演了至关重要的角色，并且在随后的几十年里，通过不断的演进和改进，始终保持着其在数值计算领域的领先地位。本书将帮助您理解Fortran在当代科学计算版图中的定位，以及它如何与新一代的计算技术相互促进，共同推动科学的进步。 本书并非旨在成为一本枯燥的语法参考书，而是希望成为您在科学计算道路上的良师益友。我们将以一种清晰、逻辑严谨且富有趣味的方式，引导您逐步掌握Fortran这门强大的工具。我们相信，通过本书的学习，您将能够自信地运用Fortran，将您的科学构想转化为高效、可靠的计算解决方案，在您的科研领域取得更大的突破。 总而言之，本书是一次关于用Fortran驱动科学发现的探索之旅。它将帮助您理解Fortran的强大之处，掌握其核心应用技巧，并学习如何将其有效地集成到您的科研工作流程中。无论您是刚刚踏入科学计算领域的新手，还是希望拓展技术栈的资深研究人员，本书都将为您提供宝贵的知识和实用的技能，助您在科学探索的道路上行稳致远。

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