공학 모델링을 위한 파이썬 프로그래밍

CHAPTER 1
파이썬 입문
1.1 알고리즘과 알고리즘적 사고 / 1
1.1.1 알고리즘적 사고 / 1
1.1.2 상태 / 3
1.1.3 a = a + 1의 의미는 무엇인가? / 4
1.1.4 기호 식과 수치 식 / 5
1.2 파이썬의 실행 / 6
1.2.1 IPython 콘솔 / 7
1.2.2 오류 메시지 / 13
1.2.3 도움말 / 13
1.2.4 훌륭한 습관: 기록 / 15
1.3 파이썬 모듈 / 15
1.3.1 import / 16
1.3.2 from ... import / 17
1.3.3 NumPy와 PyPlot / 18
1.4 파이썬 식 / 19
1.4.1 숫자 / 19
1.4.2 산술 연산과 사전 정의된 함수들 / 19
1.4.3 훌륭한 습관: 변수 이름 / 21
1.4.4 함수에 관한 추가사항 / 23

CHAPTER 2
구조체와 제어문
2.1 객체와 객체 메쏘드 / 25
2.2 리스트, 튜플, 배열 / 28
2.2.1 리스트나 튜플의 생성 / 28
2.2.2 NumPy 배열 / 29
2.2.3 배열 값의 설정 / 31
2.2.4 배열의 결합 / 33
2.2.5 배열 원소에 대한 접근 / 34
2.2.6 배열과 배정문 / 36
2.2.7 슬라이싱 / 37
2.2.8 배열의 1차원화 / 39
2.2.9 배열 형태의 변환 / 39
2.2.10 T2
리스트나 배열을 인덱스로 사용하기 / 40
2.3 문자열 / 41
2.3.1 format() 메쏘드를 사용하는 문자열 형식 지정 / 44
2.3.2 T2
%를 사용하는 문자열 포맷 / 45
2.4 루프 / 46
2.4.1 for 루프 / 46
2.4.2 while 루프 / 48
2.4.3 대단히 긴 루프 / 49
2.4.4 무한 루프 / 49
2.5 배열 연산 / 50
2.5.1 연산의 벡터화 / 51
2.5.2 배열의 축소 / 53
2.6 스크립트 / 55
2.6.1 스파이더 편집기 / 55
2.6.2 T2
다른 편집기의 사용 / 56
2.6.3 디버깅을 위한 기초 / 57
2.6.4 훌륭한 습관: 주석 달기 / 61
2.6.5 훌륭한 습관: 매개변수에 적절한 이름 사용하기 / 64
2.6.6 훌륭한 습관: 단위 / 66
2.7 조건적 동작: 분기 / 66
2.7.1 if 문장 / 67
2.7.2 T2
참/거짓 값 / 69
2.8 중첩 / 69


CHAPTER 3
데이터 입력과 출력
3.1 데이터의 수입 / 71
3.1.1 데이터의 획득 / 72
3.1.2 데이터를 파이썬으로 가져오기 / 74
3.2 데이터의 수출 / 77
3.2.1 스크립트 / 77
3.2.2 데이터 파일 / 78
3.3 데이터의 시각화 / 82
3.3.1 plot 및 관련 명령 / 82
3.3.2 조작과 장식 / 86
3.3.3 T2
오차 막대 / 89
3.3.4 3D 그래프 / 89
3.3.5 다중 그래프 / 90
3.3.6 그림 창의 분할 / 92
3.3.7 그림의 저장 / 93
3.3.8 T2
다른 응용프로그램에서 그림 사용하기 / 94


CHAPTER 4
컴퓨터 실습 1
4.1 HIV 예제 / 97
4.1.1 모델의 탐색 / 98
4.1.2 실험 데이터에 기초한 모델 추정 / 98
4.2 박테리아 예제 / 100
4.2.1 모델의 탐색 / 100
4.2.2 실험 데이터에 기초한 모델 추정 / 101


CHAPTER 5
함수의 활용
5.1 함수 정의 / 103
5.1.1 파이썬에서의 함수 정의 / 104
5.1.2 함수의 갱신 / 107
5.1.3 인수, 키워드, 기본 값 / 108
5.1.4 반환 값 / 109
5.1.5 함수형 프로그래밍 / 110
5.2 난수와 시뮬레이션 / 112
5.2.1 동전 던지기에 대한 시뮬레이션 / 112
5.2.2 궤적의 생성 / 113
5.3 히스토그램과 막대그래프 / 114
5.4 등고선 그래프와 표면 그래프 / 116
5.4.1 좌표 격자의 생성 / 117
5.4.2 등고선 그래프 / 117
5.4.3 표면 그래프 / 118
5.5 비선형방정식에 대한 수치 해법 / 119
5.5.1 실함수 / 119
5.5.2 다항식에 대한 복소수 근 / 121
5.6 연립 일차방정식 풀이 / 122
5.7 수치 적분 / 123
5.7.1 사전 정의된 함수의 적분 / 124
5.7.2 사용자 정의 함수의 적분 / 125
5.7.3 진동하는 피적분함수 / 125
5.7.4 T2
매개변수 종속성 / 126
5.8 미분방정식의 수치 해법 / 126
5.8.1 문제의 재구성 / 127
5.8.2 ODE의 풀이 / 128
5.8.3 T2
매개변수 종속성 / 130
5.9 벡터장과 유선 / 131
5.9.1 벡터장 / 131
5.9.2 유선 / 132


CHAPTER 6
컴퓨터 실습 2
6.1 궤적의 생성과 그래프 표현 / 135
6.2 변위 분포에 대한 그래프 표현 / 136
6.3 희소 사건 / 138
6.3.1 포아송 분포 / 138
6.3.2 대기시간 / 140


CHAPTER 7
추가적인 응용 기법
7.1 이미지 처리 / 141
7.1.1 이미지는 숫자 배열 / 141
7.1.2 이미지의 조작 / 143
7.2 애니메이션 / 143
7.2.1 애니메이션의 생성 / 144
7.2.2 애니메이션의 저장 / 145
7.3 해석학적 계산 / 150
7.3.1 SymPy 패키지 / 150
7.3.2 Wolfram Alpha / 151


CHAPTER 8
컴퓨터 실습 3
8.1 합성곱 / 155
8.1.1 이미지 처리를 위한 파이썬 도구 / 156
8.1.2 평균화 기법 / 158
8.1.3 가우스 필터를 사용한 경계선 순화 / 159
8.2 이미지에서 노이즈 제거 / 159
8.3 특징의 강조 / 160

출발! / 163

APPENDIX A
파이썬의 설치
A.1 파이썬과 스파이더의 설치 / 165
A.1.1 그래픽 모드 설치 / 166
A.1.2 명령 행 설치 / 167
A.2 스파이더의 설정 / 170
A.2.1 작업 디렉토리의 설정 / 170
A.2.2 상호작용형 그래픽의 설정 / 170
A.2.3 스크립트 템플릿의 설정 / 171
A.2.4 재실행 / 171
A.3 속도 향상 / 172
A.4 최신 버전으로의 업데이트 / 172
A.5 FFmpeg의 설치 / 173


APPENDIX B
오류와 오류 메시지
B.1 파이썬 오류에 대한 개요 / 175
B.2 대표적 오류 / 177
APPENDIX C
파이썬 2와 파이썬 3의 차이
C.1 나눗셈 / 181
C.2 사용자 입력 / 182
C.3 print 명령 / 183
C.4 기타 / 184


APPENDIX D
파이썬의 내부 동작
D.1 배정문 / 185
D.2 메모리 관리 / 187
D.3 함수 / 187
D.4 적용 범위 / 189
D.4.1 이름 충돌 / 192
D.4.2 인수로 전달되는 변수 / 193
D.5 요약 / 194


APPENDIX E
“자습과제” 해답 / 195

감사의 글 / 201
참고문헌 / 202
찾아보기 / 204