Python科學計算三維可視化

一圖勝千言,無圖無真相。對于很多科學和工程問題,三維可交互的表達將是分析和深入理解問題的重要步驟,也是數據最好的可視化方式。科學計算揭示真理,一起來讓真理更加立體吧! ——“彈指之間·享受創新”,通過4周學習,你將掌握使用Python語言通過三維效果表達科學和工程數據的能力。

北京理工大學

中國大學MOOC

計算機

普通(中級)

10 周

  • 中文
  • 2181

課程概況

一圖勝千言,無圖無真相。對于很多科學和工程問題,三維可交互的表達將是分析和深入理解問題的重要步驟,也是數據最好的可視化方式,科學計算揭示真理,一起來讓真理更加立體吧!

本課程面向科學和工程背景的編程學習者,講解利用Python語言對科學計算數據進行表達和三維可視化展示的技術和方法,幫助學習者掌握利用三維效果表達科學和工程數據的能力。

本課程介紹Python計算生態中最優秀的科學計算分析和三維可視化技術,三維可視化在理學、工程、醫學等學科領域應用極其廣泛,包括必修內容和選修內容兩部分。

必修內容包括:
(1)Python第三方庫TVTK,講解科學計算三維表達和可視化的基本概念;
(2)Python第三方庫Mayavi2,講解科學計算三維表達和可視化的使用方法;
(3)Python第三方庫TraitUI,講解交互式科學計算三維效果應用的開發方法。

選修內容介紹:
(1)初步介紹科學計算中常用擬合、優化、統計、線性代數、數值分析等方法;
(2)Python第三方庫SciPy,初步介紹最強大的科學計算工具箱。

該課程希望傳遞“理解和運用計算生態,培養集成創新思維”的理念,重點培養學習者運用當代最優秀第三方專業資源,快速分析和解決問題的能力。

“人生苦短,不要刀耕火種”,嵩老師教你直面問題和需求,用最好的工具解決它!

課程大綱

【第〇周】三維可視化之前奏
“三維可視化”課程內容導學

【第一周】三維可視之基礎運用
第一周課程導學
第一單元TVTK入門
第二單元TVTK管線與數據加載
TVTK庫安裝
單元測驗

【第二周】三維可視之基礎實戰
第三單元TVTK庫可視化實例
第四單元TVTK庫實戰練習
單元測驗

【第三周】三維可視之高級進階
單元測驗
第五單元Mayavi入門
第六單元Mlab基礎

【第四周】三維可視之進階實戰
單元測驗
第七單元Mayavi可視化實例
第八單元Mayavi庫實戰練習

【第五周】三維可視之交互界面
第九單元Traits基礎
第十單元TraitsUI入門
單元測驗

【第六周】三維可視之界面實戰
第十一單元TraitsUI與Mayavi實例
第十二單元界面實戰練習

【第七周】*三維可視之運算(選修)
第十三單元SciPy基礎一
第十四單元SciPy基礎二
第十五單元SciPy可視化實例

【第八周】*三維可視之擴展(選修)
第十六單元 數據可視化模型
第十七單元 大數據可視化
第十八單元 數據可視化領域應用

預備知識

本課程需要學習者具備Python語言編程的基本知識和初步技能,建議Python零基礎學習者先修嵩天、黃天羽、禮欣老師主講的“Python語言程序設計”課程。具體地,學習者需要預先掌握Python的數字類型、字符串類型、分支、循環、函數、列表類型、字典類型、文件和第三方庫使用等概念和編程方法。

本課程涉及第三方庫Numpy的初級應用,想深入學習該領域知識的同學可以選修嵩天老師的“Python數據分析與展示”專題課程。

證書或學分

本課程采取百分制,測驗、考試、討論為主要考查手段。60分-75分可獲得合格證書,75分以上可獲得優秀證書。

常見問題

Q1:除了Python,這個課程需要其他編程語言基礎嗎?
A1:不需要,但需要學習者掌握NumPy庫的基本使用,建議先修嵩老師的“Python數據分析與展示”專題課程,或者請學習專題內提供的自學資料。

Q2:Python 2.x和Python 3.x,這個課程采用哪個版本?
A2:Python 3.x已經足夠成熟,這是Python語言的現在和未來,嵩老師所有Python課程都采用Python 3.x系列版本。

Q3:在線開放課程看不到老師,有問題誰來解答?
A3:為了更好服務同學們,本課程教師和多名助教會每天在線答疑,盡快解決與課程相關的各類問題。

Q4:課程里面除了視頻有什么新的形式嗎?
A4:大學老師都是一本正經的,但你見過大學老師閑扯嗎?課間,嵩老師想說說不一樣的話...

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