计算科学
计算科学，又称科学计算，是一个与数学模型构建、方法以及利用计算机来分析和解决科学问题相关的研究领域。
对各个科学学科中的问题，进行计算机模拟和其他形式的计算。
这一领域不同于计算机科学（对于计算、计算机以及信息处理的研究），同时也异于科学和工程学的传统形式——理论与实验。科学计算技术要想获得理解，主要需要通过在计算机上实现的数学模型进行分析。
科学家和工程师发展了计算机程序和应用软件，来为被研究的系统创建模型，并以多种输入参数运行这些程序。一般来说，这些模型需要大量的计算（通常为浮点计算），常在超级计算机或分布式计算平台上执行。
数值分析是计算科学中使用的技法的重要基础。
计算机科学（Computer Science，有时缩写为CS）是系统性研究信
息与计算的理论基础以及它们在计算机系统中如何实现（英语：
Implementation）与应用的实用技术的学科。[1][2]它通常被形容为对那些创造、描述以及转换信息的算法处理的系统研究。计算机科学包含很多分支领域；其中一些，比如计算机图形学强调特定结果的计算，而另外一些，比如计算复杂性理论是学习计算问题的性质。还有一些领域专注于挑战怎样实现计算。比如程序设计语言理论学习描述计算的方法，而程序设计是应用特定的程序设计语言解决特定的计算问题，人机交互则是专注于挑战怎样使计算机和计算变得有用、可用，以及随时随地为人所用。
有时公众会误以为计算机科学就是解决计算机问题的事业（比如信息
技术），或者只是与使用计算机的经验有关，如玩游戏、上网或者文
字处理。其实计算机科学所关注的，不仅仅是去理解实现类似游戏、
浏览器这些软件的程序的性质，更要通过现有的知识创造新的程序或
者改进已有的程序。[3]
-可视化科学计算
能源与环境系统2013级科学计算可视化考试 格式要求：1：引言（500字）2：采用算法（500字）3:程序4：可视化结果截图并讨论 5：结论（300字）6：参考文献（5篇以上，注意格式） 1.引言 随着科学技术的发展,计算机网络已是人们生活中无法离去的工具,故信息化彻底改变了人们的生活方式。数字图像处理也随之成为图像处理领域的首要之选。目前,MATLAB由于计算功能强大既支持数值运算又支持矩阵运算且便于用户二次开发,简单易学灵活性强,在数字图像处理领域的研究中成为了使用较为广泛的应用软件之一。 MATLAB（矩阵实验室）是MATrix LABoratory的缩写，是由美国The MathWorks 公司开发，用于数据分析、数据可视化、算法开发以及数值计算的交互式环境和高级计算语言[1]。除了数据图像/绘制函数、矩阵运算等常用功能外，MATLAB还可以创建图形界面用户程序——GUI，以及面向对象编程和与其它语言（包括VC++、Java）混合编写的程序。 MAT LAB除了主要用于科学计算之外，其附加工具箱（Toolbox）也使它在不同的领域得到充分应用，例如金融建模和分析、信号处理与通讯、图像处理、控制系统设计与分析。另外还有一个新的系统模型化图形输入与仿真工具软件包——Simulink，该软件实现了动态系统建模和仿真，使用户可以将更多的精力投入到系统模型的构建，而非语言编程上。其特点是[2-4]： (1)简单易学:MATLAB语法规则与其他编程语言大同小异,但其自带函数较多,且功能比较完善,很多时候不用用户编写代码就能实现想实现的功能。 (2)代码短小高效:由于MATLAB将很多应用已经编写成函数,只要控件下面编写回调函数,通过鼠标的点击事件就能完成一次操作。 (3)计算功能非常强大:该软件具有强大的矩阵计算功能,利用一般的符号和函数就可以对矩阵进行加、减、乘、除运算以及转置和求逆等运算。 (4)强大的图形绘制和处理功能:科学计算要涉及到大量数据的处理,利用图形展示数据场的特征,能显著提高数据处理功能。 (5)可扩展性:用户可以自己编写M文件,,组成自己的工具箱。 2.算法--SIMULINK仿真建模 SIMULINK 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包。它支持对线性、非线性系统；连续、离散以及混合系统模型进行仿真分析。由于其功能强大，建模方便，作为一体化的建模与仿真环境越来越广泛地应用在各种仿真应用领域。SIMULINK 中除了常用模块库可以用来仿真建模外，还根据不同的专业应用提供了专用模型集（BLOCKSET）或工具箱（TOOLBOX）。利用这些模型集可以完成不同领域内的仿真建模需求。 与其它仿真软件包相比，SIMULINK 包含如下两个突出特点[5]： 1．拥有先进的仿真和分析技术提供了针对固定步长、变步长和刚性系统的 7 种积分算法；动态图形显示的交互式仿真；微调以确定稳态平衡点；线性化； 2．具备开放和可扩展体系结构使用用户自己的图标和界面，从 MATLAB、
计算机科学中的数学理论
致力于打造高品质文档计算机科学中的数学理论 计算机科学中的数学理论 计算机科学中的数学理论 计算机科学中的数学理论 精品源自化学科 引言 随着计算机现代智能的高速发展,计算机已经完全融入我们的生活,甚至占据了重要领域,从国家核心科技到每个人生活的小细节,都离不开计算机的覆盖和使用。我们简单的在键盘上操作几个键,打出一系列符号命令,就能使计算机按照人类的要求,高速运行和进展,从而达到人力所不能达到的速度和正确率。 1 计算机中所需要的数学理论 计算机学科最初是来源于数学学科和电子学学科,计算机硬件制造的基础是电子科学和技术,计算机系统设计、算法设计的基础是数学,所以数学和电子学知识是计算机学科重要的基础知识。计算机学科在基本的定义、公理、定理和证明技巧等很多方面都要依赖数学知识和数学方法。计算机数学基础是计算机应用技术专业必修并且首先要学习的一门课程。它大概可分类为: 1.1 高等数学高等数学主要包含函数与极限、导数与微分、微分中值定理与导数的应用、不定积分、定积分及应用、空间解析几何与向量代数、多元函数微分法及其应用、重积分、曲线积分与曲面积分、无穷级数、微分方程等。各种微积分的运算正是计算机运算的基础。 1.3 概率论与数理统计概率统计与数理统计包含随机事件与概率、随机变量的分布和数学特征、随机向量、抽样分布、统计估计、假设检验、回归分析等。概率论与数理统计是研究随机现象客观规律并付诸应用的数学学科,通过学习概率论与数理统计,使我们掌握概率论与数理统计的基本概念和基本理论,初步学会处理随机现象的基本思想和方法,培养解决实际问题的能力。这些都是计算机编程过程中不可或缺的基础理论知识和技能。 2 计算机编程中数学理论的应用 计算机的主要专业知识包括计算机组成原理、操作系统、计算机网络、高级语言程序设计、数据结构、编译原理、数据库原理、软件工程等。计算机程序设计主要包括如:C语言、C++、JA V A、编译语言、汇编语言等编程语言的基本概念、顺序结构程序设计、分支结构程序设计、循环结构设计、函数、指针、数组、结构、联合以及枚举类型、编译预处理、位运算、文件等内容,掌握利用各种编程语言进行程序设计的基本方法,以及编程技巧。算法是编程的核心,算法的运用离不开数学,数学运算正是编程的基础。 计算机科学是对计算机体系,软件和应用进行探索性、理论性研究的技术科学。由于计算机与数学有其特殊的关系,故计算机科学一直在不断地从数学的概念、方法和理论中吸取营养;反过来,计算机科学的发展也为数学研究提供新的问题、领域、方法和工具。近年来不少人讨论过数学与计算机科学的关系问题,都强调其间的密切联系。同时,人们也都承认,计算机科学仍有其自己的特性,它并非数学的一个分支,而有自身的独立性。正确说法应该是:由于计算机及程序的特殊性,
科学计算可视化复习题-ouc
不确定： 等值面生成技术可视化系统与传统计算机图形学的区别 只是初步整理，如果觉得不合理或是内容太多，某些可自行删减或精简，主要是简答题，综述题尽量不要删减太多。 科学计算可视化复习题 填空题 1.科学计算可视化可在三个层次上实现，对应于三种处理方式:事后处理、跟踪处理和 驾驭处理。 2.可视化技术的分类主要基于函数类型和定义域的维数。如果是对一组点进行可视化， 没有相关的函数，该类数据称为点集，相应的可以把可视化技术分为点集、标量、矢量和张量场的可视化。 3.使用散点图矩阵对高维散布点进行可视化，矩阵下三角存放散点图、对角线存放直方 图、上三角存放相关系数。 4.高维点数据可以使用变图元散点图、散点图矩阵和星图等多种方法进行可视化。 5.等值线生成算法主要分为以下两类：网格序列法和网格无关法。 6.等值线生成算法中的网格序列法主要分为以下两类：网格扫描法和单元剖分法。 7.等值线生成算法中的步进法和适应法属于网格无关法。 8.体可视化算法一般可分为两大类：直接体绘制算法和基于面的体绘制算法。 10.体数据的表达方式主要有：基于体素的表达和基于体元的表达。 11.直接体可视化(DVR)算法大多采用简单的正交观察。因为透视观察易产生光线逃逸 问题。 12.Contour Connecting算法寻找组成三角面片的下一个节点的三种启发式算法分别是： 最短对角线法、最大体积法、相邻轮廓线同步前进法。 13.着名的护士南丁格尔在描述战争中战士的死亡原因时使用了一种图形，这种图形我们 现在称为星图 ,斯诺博士在1854年描述伦敦霍乱病人地理位置时采用了一种图形，这种图形我们现在称为散点图。 14.试举出几种通用的数据格式，例如： XML格式和 NetCDF格式等。 15.为增加三维物体在二维图像上显示的真实感，主要考虑以下几个方面：前后关系、透 视、光照、浓淡、立体视图、运动。 16.常用的文件压缩技术有：行程编码、 LZW编码、霍夫曼编码。 17.对数据可视化时可以考虑使用的图形元素有：位置、形状、方向、大小。 18.一维标量场数据显示的方式主要有曲线图、条形图、直方图等三种图形。
数据结构课程设计计算器
数据结构课程设计报告 实验一：计算器 设计要求 1、问题描述：设计一个计算器，可以实现计算器的简单运算，输出并检验结果的正确性，以及检验运算表达式的正确性。 2、输入：不含变量的数学表达式的中缀形式，可以接受的操作符包括+、-、*、/、%、(、)。 具体事例如下： 3、输出：如果表达式正确，则输出表达式的正确结果；如果表达式非法，则输出错误信息。 具体事例如下： 知识点：堆栈、队列 实际输入输出情况： 正确的表达式
对负数的处理 表达式括号不匹配 表达式出现非法字符 表达式中操作符位置错误 求余操作符左右出现非整数 其他输入错误 数据结构与算法描述 解决问题的整体思路： 将用户输入的中缀表达式转换成后缀表达式，再利用转换后的后缀表达式进行计算得出结果。 解决本问题所需要的数据结构与算法： 用到的数据结构是堆栈。主要算法描述如下： A．将中缀表达式转换为后缀表达式： 1. 将中缀表达式从头逐个字符扫描，在此过程中，遇到的字符有以下几种情况： 1）数字 2）小数点 3）合法操作符+ - * / %
4）左括号 5）右括号 6）非法字符 2. 首先为操作符初始化一个map 矩阵与数值分析学习指导和典型例题分析 目录 第一章误差分析与向量与矩阵的范数 (1) 1. 1.1内容提要 ................................. 错误！未定义书签。 2. 1.2典型例题分析 ............................. 错误！未定义书签。 3. 1.3习题 ..................................... 错误！未定义书签。 4. 1.4习题解答 ................................. 错误！未定义书签。第二章矩阵变换与计算................................ 错误！未定义书签。 5. 2.1内容提要 ................................. 错误！未定义书签。 6. 2.2典型例题分析 ............................. 错误！未定义书签。 7. 2.3习题 ..................................... 错误！未定义书签。 8. 2.4习题解答 ................................. 错误！未定义书签。第三章矩阵分析...................................... 错误！未定义书签。 9. 3.1内容提要 ................................. 错误！未定义书签。 10.3.2典型例题分析 ............................. 错误！未定义书签。 11.3.3习题 ..................................... 错误！未定义书签。 12.3.4习题解答 ................................. 错误！未定义书签。第四章逐次逼近...................................... 错误！未定义书签。 13.4.1内容提要 ................................. 错误！未定义书签。 14.4.2典型例题分析 ............................. 错误！未定义书签。 15.4.3习题 ..................................... 错误！未定义书签。 4.4习题解答..................................... 错误！未定义书签。第五章插值与逼近.................................... 错误！未定义书签。 16.5.1内容提要 ................................. 错误！未定义书签。 17.5.2典型例题分析 ............................. 错误！未定义书签。 18.5.3习题 ..................................... 错误！未定义书签。 5.4习题解答..................................... 错误！未定义书签。第六章插值函数的应用................................ 错误！未定义书签。 19.6.1内容提要 ................................. 错误！未定义书签。 20.6.2典型例题分析 ............................. 错误！未定义书签。 21.6.3习题 ..................................... 错误！未定义书签。 6.4习题解答..................................... 错误！未定义书签。第七章常微分方程数值解.............................. 错误！未定义书签。 22.7.1内容提要 ................................. 错误！未定义书签。 23.7.2典型例题分析 ............................. 错误！未定义书签。 选煤Windows软件包是科学计算的有力工具 在我国选煤厂广泛使用的“选煤Windows软件包”已经升级到7.0，除保留原有功能外，提供了从Excel表输入数据，将运算结果直接写入Excel软件，可以在Excel或Word中修改、编辑，图形可以方便地在Office文件中调用，使软件更加方便实用，共有4个软件：计算和拟合，预测和优化，发热量及灰熔点预测，配煤程序。 （一）计算和拟合 * 各种计算 1、选煤厂日常技术检查和报表需要进行大量的计算。但有的厂至今还使用人工计算，不但耗费大量人力物力，而且人工计算速度慢，信息不能及时利用（时效性）；人工计算结果强烈依赖于人的责任心，不能排除计算错误（可靠性）。而计算机可以排除以上的问题，所以计算机的作用不是简单的代替人工劳动。本程序的功能主要包括：筛分，校正，混合和计算四方面，如表1 所示。 2、为了适应不同用户的要求，程序的使用非常灵活，如： 1)综合产品的个数、密度或粒度级个数、密度（粒度）值都可以改变; 2)所输入的各产品各级别出量之和不要求为100; 3)运行混合时，各产品占原煤比例之和不要求为100; 4)按等密度混合时，可包括浮沉煤泥。 3、所有计算按标准进行。 功能 序 号 1 大筛分－两种以上煤炭大筛分表综合，包括＋50mm的手选部分 2 小筛分－小筛分表计算 3 包括破碎、缩分作业的筛分结果计算－程序自动进行换算并完成筛分表的计算 4 数据校正－浮沉资料校正，按筛分试验灰分校正浮沉组成, 校正方法按照设计手册规定调整 各密度级重量百分数 5 按密度混合－可以是筛分浮沉表综合，可以是不同煤炭浮沉组成综合 6 按粒度混合－不同煤炭筛分（小筛分）组成的混合 7 可选性曲线－原煤可选性曲线表、小浮沉结果、分步释放浮选试验结果计算，绘制可选性曲 线，查阅理论产率、理论分选密度、±0.1含量及其它指标 8 两产品产率－格氏法或灰分量平衡法计算两产品产率* 9 三产品产率－格氏法计算三产品产率 10 计算两、三产品产率和分配律，绘制分配曲线，查阅分选密度、可能偏差、不完善度和误差 面积 *原煤可选性曲线与分配曲线的数学模型 可选性曲线和分配曲线是评定、预测重选效果的基础性资料。人工绘制的可选性曲线或分配曲线不但费时费力，还存在以下问题：不精确；受主观因素控制，随意性强；难以精密查询指标，无法电算化。 本软件包采用经验模型，采用非线性拟合的方法实现可选性曲线和分配曲线计算机模拟。拟合结果 单片机十进制加法计算器设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的十进制计算器系统设计，可以完成计 算器的键盘输入，进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算，并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，输入采用4×4矩阵键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C 语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现，最终选用全球编译效率最高的KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus仿真。 引言 十进制加法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计，使所学的知识更深一层的理解，十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个人创新能力，并提高学生对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词：单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减乘除 目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阳极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单.................................. 计算机科学和数学的关系有点奇怪。二三十年以前，计算机科学基本上还是数学的一个分支。而现在，计算机科学拥有广泛的研究领域和众多的研究人员，在很多方面反过来推动数学发展，从某种意义上可以说是孩子长得比妈妈还高了。但不管怎么样，这个孩子身上始终流着母亲的血液。这血液是the mathematical underpinning of computer science(计算机科学的数学基础)——也就是理论计算机科学。 现代计算机科学和数学的另一个交叉是计算数学/数值分析/科学计算，传统上不包含在理论计算机科学以内。所以本文对计算数学全部予以忽略。最常和理论计算机科学放在一起的一个词是什么?答：离散数学。这两者的关系是如此密切，以至于它们在不少场合下成为同义词。传统上，数学是以分析为中心的。数学系的同学要学习三四个学期的数学分析，然后是复变，实变，泛函等等。实变和泛函被很多人认为是现代数学的入门。在物理，化学，工程上应用的，也以分析为主。 随着计算机科学的出现，一些以前不太受到重视的数学分支突然重要起来。人们发现，这些分支处理的数学对象与传统的分析有明显的区别：分析研究的对象是连续的，因而微分，积分成为基本的运算;而这些分支研究的对象是离散的，因而很少有机会进行此类的计算。人们从而称这些分支为“离散数学”。“离散数学”的名字越来越响亮，最后导致以分析为中心的传统数学分支被相对称为“连续数学”。 离散数学经过几十年发展，基本上稳定下来。一般认为，离散数学包含以下学科： 1) 集合论，数理逻辑与元数学。这是整个数学的基础，也是计算机科学的基础。 2) 图论，算法图论;组合数学，组合算法。计算机科学，尤其是理论计算机科学的核心是算法，而大量的算法建立在图和组合的基础上。 3) 抽象代数。代数是无所不在的，本来在数学中就非常重要。在计算机科学中，人们惊讶地发现代数竟然有如此之多的应用。但是，理论计算机科学仅仅就是在数学的上面加上“离散”的帽子这么简单吗?一直到大约十几年前，终于有一位大师告诉我们：不是。 D.E.Knuth在Stanford开设了一门全新的课程Concrete Mathematics。Concrete 这个词在这里有两层含义： 第一，针对abstract而言。Knuth认为，传统数学研究的对象过于抽象，导致对具体的问题关心不够。他抱怨说，在研究中他需要的数学往往并不存在，所以他只能自己去创造一些数学。为了直接面向应用的需要，他要提倡“具体”的数学。 在这里我做一点简单的解释。例如在集合论中，数学家关心的都是最根本的问题--公理系统的各种性质之类。而一些具体集合的性质，各种常见集合，关系，映射都是什么样的，数学家觉得并不重要。然而，在计算机科学中应用的，恰恰就是这些具体的东西。Knuth 能够首先看到这一点，不愧为当世计算机第一人。 第二，Concrete是Continuous(连续)加上discrete(离散)。不管连续数学还是离散数学，都是有用的数学! 微机课程设计报告 题目简易计算器仿真 学院（部）信息学院 专业通信工程 班级2011240401 学生姓名张静 学号33 12 月14 日至12 月27 日共2 周 指导教师（签字）吴向东宋蓓蓓 单片机十进制加法计算器设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的十进制计算器系统设计，可以完成计 算器的键盘输入，进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算，并在LED上相应的显示结果。 软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现，最终选用全球编译效率最高的KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus仿真。 引言 十进制加法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计，使所学的知识更深一层的理解，十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个人创新能力，并提高学生对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词：单片机、计算器、AT89C52芯片、汇编语言、数码管、加减乘除 计算机科学计算答案第一章绪论 矩阵与数值分析学习指导和典型例题分析目录第一章误差分析与向量与矩阵的范数 (1) 1. 内容提要................................. 错误！未定义书签。 2. 典型例题分析............................. 错误！未定义书签。 3. 习题..................................... 错误！未定义书签。 4. 习题解答................................. 错误！未定义书签。第二章矩阵变换与计算................................ 错误！未定义书签。 5. 内容提要................................. 错误！未定义书签。 6. 典型例题分析............................. 错误！未定义书签。 7. 习题..................................... 错误！未定义书签。 8. 习题解答................................. 错误！未定义书签。第三章矩阵分 析...................................... 错误！未定义书签。9. 内容提要................................. 错误！未定义书签。10. 典型例题分析............................. 错误！未定义书签。11. 习题..................................... 错误！未定义书签。12. 习题解答................................. 错误！未定义书签。第四章逐次逼近...................................... 错误！未定义书签。13. 内容提要................................. 错误！未定义书签。14. 典型例题分析............................. 错误！未定义书签。15. 习题..................................... 错误！未定义书签。习题解答..................................... 错误！未定义书签。第五章插值与逼近.................................... 错误！未定义书签。16. 内容提要................................. 错误！未定义书签。17. 典型例题分析............................. 错误！未定义书签。18. 习题..................................... 错误！未定义 龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/b810620409.html, 开源科学计算软件Ｓｃｉｌａｂ及其教学应用 作者：王凤蕊王文宏 来源：《中小学信息技术教育》2006年第11期 新的《高中数学课程标准》已将“数学建模”课设置为高中数学的一个专题课程。同时，高中物理、化学等课程的教与学活动也经常需要对各种问题进行数学建模和计算。因此，科学计算软件的使用能力应成为广大教师和学生的基本技能之一。 开源科学计算软件Scilab不仅能解决各种各样的计算问题，而且能将计算过程和结果可视化，同时还能模拟一些事物的变化过程。比如，在解析几何的学习中，可以借助Scilab动态可视化生成三维空间，加深学生的理解。 与商业科学计算软件Matlab相比，在功能上Scilab基本可以替代Matlab，且Scilab最诱人之处在于，它是一款开放源码的软件，使用正版软件完全免费。本文首先对Scilab的功能、特点、下载、安装与编程方法进行了简要介绍，最后结合两个实例探讨了其在中学教学中的应用。 一、Scilab简介 Scilab是法国国家信息与自动化研究院(INRIA) 开发的“开放源码”科学计算自由软件，它主要有数值计算、仿真与模拟、计算结果可视化等功能。Scilab数据类型丰富，可以方便实现各种矩阵运算，并允许用户在线建立各种自定义函数。此外，Scilab还具有图形显示功能，可实现各种常规形式的计算结果可视化。 Scilab是一种解释性语言，能运行于Windows、Linux以及Unix等操作系统环境下。作为开放源码的软件，Scilab的源代码、用户手册及二进制的可执行文件都是免费的。用户不仅可以在Scilab的许可证条件下自由使用该软件，还可以根据需要修改源代码，使之更加符合自身需要。此外，Scilab还包括一些应用于不同科学计算领域的工具箱，如科学计算、数学建模、信号处理、网络分析、决策优化、线性与非线性控制等。 二、Scilab的安装及运行 安卓应用程序设计 ——简易计算器的实现院（系）名称 专业名称 学生姓名 学生学号 课程名称 2016年6月日 1.系统需求分析 Android是以Linux为核心的手机操作平台，作为一款开放式的操作系统，随着Android 的快速发展，如今已允许开发者使用多种编程语言来开发Android应用程序，而不再是以前只能使用Java开发Android应用程序的单一局面，因而受到众多开发者的欢迎，成为真正意义上的开放式操作系统。计算器通过算法实行简单的数学计算从而提高了数学计算的效率，实现计算器的界面优化，使界面更加友好，操作更加方便。基于android的计算器的设计,系统具有良好的界面；必要的交互信息；简约美观的效果。使用人员能快捷简单地进行操作，即可单机按钮进行操作，即时准确地获得需要的计算的结果，充分降低了数字计算的难度和节约了时间。 2.系统概要设计 2.1计算器功能概要设计 根据需求，符合用户的实际要求，系统应实现以下功能：计算器界面友好，方便使用，，具有基本的加、减、乘、除功能，能够判断用户输入运算数是否正确，支持小数运算，具有清除功能。 图2.1系统功能图 整个程序基于Android技术开发，除总体模块外主要分为输入模块、显示模块以及计算模块这三大部分。在整个系统中总体模块控制系统的生命周期，输入模块部分负责读取用户输入的数据，显示模块部分负责显示用户之前输入的数据以及显示最终的计算结果，计算模块部分负责进行数据的运算以及一些其他的功能。具体的说，总体模块的作用主要是生成应用程序的主类，控制应用程序的生命周期。 输入模块主要描述了计算器键盘以及键盘的监听即主要负责读取用户的键盘输入以及 响应触屏的按键，需要监听手机动作以及用指针事件处理方法处理触屏的单击动作。同时提供了较为直观的键盘图形用户界面。 显示模块描述了计算器的显示区，即该区域用于显示用户输入的数据以及最终的计算结 计算机科学（Computer Science，有时缩写为CS）是系统性研究信息与计算的理论基础以及它们在计算机系统中如何实现与应用的实用技术的学科。[1][2]它通常被形容为对那些创造、描述以及转换信息的算法处理的系统学习。计算机科学包含很多分支领域；其中一些，比如计算机图形学强调特定结果的计算，而另外一些，比如计算复杂性理论是学习计算问题的性质。还有一些领域专注于挑战怎样实现计算。比如编程语言理论学习描述计算的方法，而程序设计是应用特定的编程语言解决特定的计算问题，人机交互则是专注于挑战怎样使计算机和计算变得有用、可用，以及随时随地为人所用。 有时公众会误以为计算机科学就是解决计算机问题的事业（比如信息技术），或者只是与使用计算机的经验有关，如玩游戏、上网或者文字处理。其实计算机科学所关注的，不仅仅是去理解实现类似游戏、浏览器这些软件的程序的性质，更要通过现有的知识创造新的程序或者改进已有的程序。 早期计算机科学创建的基础得追溯到现代电子计算机的发明。那些计算固定数值任务的机器，比如算盘，自古希腊时期即已存在。Wilhelm Schickard在1623年设计了世界上第一台机械计算器，但没有完成它的建造。[4]布莱兹·帕斯卡在1642年设计并且建造了世界上第一台可以工作的机械计算器Pascaline。Ada Lovelace协助[5]查尔斯·巴贝奇在维多利亚时代设计了差分机。[6] 1900年左右，打孔机[7]问世。然而以上这些机器都局限在只能完成单个任务，或者充其量是所有可能任务的子集。 到了20世纪40年代，随着更新更强大的计算机器被发明，术语“计算机”开始用于指代那些机器而不是它们的祖先。[8]计算机的概念变得更加清晰，它不仅仅用于数学运算，总的来说计算机科学的领域也扩展到了对于计算的研究。20世纪50年代至20世纪60年代早期，计算机科学开始被确立为不同种类的学术学科。[9]世界上第一个计算机科学学位点由普渡大学在1962年设立。[10]随着实用计算机的出现，很多计算的应用都以它们自己的方式逐渐转变成了研究的不同领域。 虽然最初很多人并不相信计算机可能成为科学研究的领域，但是随后的50年里也逐渐被学术界认可。[11]IBM公司是那段时期计算机科学革命的参与者之一。在那段探索时期，IBM（International Business Machines的缩写）发布的IBM 704以及之后的IBM 709计算机被广泛使用。“不过，使用IBM电脑工作仍然是一件很沮丧的事情。如果你弄错了一条指令中的一个字母，程序将会崩溃，而你也得从头再来。”[11]到了20世纪60年代后期，计算机科学学科得到了长足发展，这在当时是一件很寻常的事情。 随着时间的推移，计算机科学技术在可用性和有效性上都有显著提升。现代社会见证了计算机从仅仅由专业人士使用到被广大用户接受的重大转变。最初，计算机非常昂贵，要有效利用它们，某种程度上必须得由专业的计算机操作员来完成。然而，随着计算机变得普及和低廉，已经几乎不需要专人的协助，虽然某些时候援助依旧存在。 虽然计算机科学被认定为正式学术学科的历史很短暂，但仍对科学和社会作出了很多基础贡献。包括： ?“数字革命”的开端：信息时代与互联网。[13] ?对于计算和可计算理论的正式定义，证明了存在计算上不可解及难解型问题。[14]?编程语言的概念，一种在不同抽象级别上精确表达方法信息（methodological information）的工具。[15] VB应用程序的设计方法 ——“简易计算器”教学设计 揭阳第一中学卢嘉圳 教学内容：利用所学知识制作Visual Basic程序“简易计算器” 教学目标：能熟练运用CommandButton控件及TextBox控件进行Visual Basic(以下简称VB)程序的设计，能熟练运用条件语句编写代码 教学重点:运用开发VB程序一般过程的思路来开发“简易计算器” 教学难点:分析得出实现“简易计算器”各运算功能的算法。 教材分析： 当我刚开始进行程序设计的教学时，便感觉比较难教。这是因为程序设计本身枯燥、严谨，较难理解，而且学生大多数都是初学者，没有相应的知识基础。对于《程序设计实例》，我们选用的教材是广东教育出版社出版的《信息技术》第四册，该书采用的程序设计语言是VB，而学生是仅学过了一点点简单的QB编程之后就进入《程序设计实例》的学习的。 教材为我们总结了设计VB程序的一般步骤：创建用户界面；设置控件属性；编写事件程序代码；运行应用程序。我总结了一下，其实VB程序设计可分为设计用户界面及编写程序代码两个环节。 教学过程： 一、引入新课 任务：让学生按照书上提示完成一个非常简单的VB程序——“计算器”（仅包含开方、平方、求绝对值功能）的制作。 目的：加强对CommandButton控件及TextBox控件的掌握，复习对开方、求绝对值函数的使用。 引入本节课的学习任务：设计一个简易计算器，包含加、减、乘、除、开方、平方等运算。程序界面可参考下图。 具体功能为：在Text1中输入一个数值，然后单击代表运算符的按钮则运算结果会在text2中显示出来；比如在text1中输入一个2，然后按“+”按钮，再输入一个3按“-”按钮，再输入一个-4按“*”按钮，则实际为(2-3)*(-4)；最后在text2中显示结果为4。 1 什么是科学计算可视化 科学计算可视化(简称可视化，英文是Visualization in Scientific Computing，简称ViSC)是计算机图形学的一个重要研究方向，是图形科学的新领域。 “Visualization”一词, 来自英文的“Visual”, 原意是视觉的、形象的，中文译成“图示化”可能更为贴切。事实上，将任何抽象的事务、过程变成图形图像的表示都可以称为可视化。与计算机有关的如可视化界面（Windows），可视化编程（Visual C++）等。但作为学科术语，“可视化”一词正式出现于1987年2月美国国家科学基金会（National Science Foundation，简称NSF ）召开的一个专题研讨会上。研讨会后发表的正式报告给出了科学计算可视化的定义、覆盖的领域以及近期和长期研究的方向。这标志着“科学计算可视化”作为一个学科在国际范围内已经成熟。 科学计算可视化的基本含义是运用计算机图形学或者一般图形学的原理和方法，将科学与工程计算等产生的大规模数据转换为图形、图象，以直观的形式表示出来。它涉及计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计及图形用户界面等多个研究领域，已成为当前计算机图形学研究的重要方向。 研究表明，人类获得的关于外在世界的信息80%以上是通过视觉通道获得的。经过漫长的进化，人类视觉信息处理具有高速、大容量、并行工作的特点。常言所说“百闻不如一见”，“一图胜过千言”，就是这个意思。这些特点早已为祖先们所认识和应用。古长城上的烽火台，显示了先民的智慧，可以将重要的信息迅速大范围传递。作为千百年来文明载体的“图书”，“图”是在“书”前的！“河图洛书”的传说，显示出“图”在我们文明的发端及以后的发展中所起的作用。今天，设计图是借助纸张的媒介表达创意，工程图是现代工业生产的依据。可视化依然继续着借助形象化方法表达人类意图的传统。我们将看到，可视化技术产生的图是一种全新的形式。 可视化技术的出现有着深刻的历史背景，这就是社会的巨大需求和技术水平的进步。可视化技术由来已久，早在20世纪初期，人们已经将图表和统计等原始的可视化技术应用于科学数据分析当中。随着人类社会的飞速发展，人们在科学研究和生产实践中，越来越多地获得大量科学数据。计算机的诞生和普及应用，使得人类社会进入了一个信息时代，它给人类社会提供了全新的科学计算和数据获取手段，使人类社会进入了一个``数据的海洋''，而人们进行科学研究的目的不仅仅是为了获取数据，而是要通过分析数据去探索自然规律。传统的纸、笔可视化技术与数据分析手段的低效性，已严重制约着科学技术的进步。随着计算机软、硬件性能的不断提高和计算机图形学的蓬勃发展，促使人们将这一新技术应用于科学数据的可视化中。 借助航天航空、遥感、加速器、CT（计算机断层扫描）、MRI（核磁共振）、计算机模拟（如核爆炸）等手段，人类获取数据的能力飞速提高，每天产生的数据已经不是大量，而是称为海量。一项统计表明，人类每天需要处理的数据量在80年代一般是在百万字节数量级，90年代已经增加1000倍以上，而且增加的趋势还在加强。面对堆积如山的数据，及时解读，获取有用的信息成为人类面临的巨大挑战。传统的数字或字符形式的处理显然无法满足需要。可视化技术，在这个意义上就成为了“科学技术之眼”，它是科学发现和工程设计的工具！ 以上我们更多地谈到的是数据（Data），是数据的可视化（Data Visualization）。习惯上，人们将许多种类的数据也广义地称为信息，或者知识。对此，学者们有许多争论和不同的定义。一般认为，数据（Data）、信息（Information）和知识（knowledge）还是有区别的。为 模拟计算器 学生姓名：**** 指导老师：**** 摘要本课程设计的课题是设计一个模拟计算器的程序，能够进行表达式的计算，并且表达式中可以包含Abs()和Sqrt()运算。在课程设计中，系统开发平台为Windows ，程序设计设计语言采用C++，程序运行平台为Windows 或*nix。本程序的关键就是表达式的分离和处理，在程序设计中，采用了将输入的中缀表达式转化为后缀表达式的方法，具有可靠的运行效率。本程序做到了对输入的表达式（表达式可以包含浮点数并且Abs()和Sqrt()中可以嵌套子表达式）进行判定表达式是否合法并且求出表达式的值的功能。经过一系列的调试运行，程序实现了设计目标，可以正确的处理用户输入的表达式，对海量级数据都能够通过计算机运算快速解决。 关键词C++程序设计；数据结构；表达式运算；栈；中缀表达式；后缀表达式；字符串处理；表达式合法判定； 目录 1 引言 (3) 1.1课程设计目的 (3) 1.2课程设计内容 (3) 2 设计思路与方案 (4) 3 详细实现 (5) 3.1 表达式的合法判定 (5) 3.2 中缀表达式转化为后缀表达式 (5) 3.3 处理后缀表达式 (7) 3.4 表达式嵌套处理 (8) 4 运行环境与结果 (9) 4.1 运行环境 (9) 4.2 运行结果 (9) 5 结束语 (12) 参考文献 (13) 附录1：模拟计算器源程序清单 (14) 1 引言 本课程设计主要解决的是传统计算器中，不能对表达式进行运算的问题，通过制作该计算器模拟程序，可以做到快速的求解表达式的值，并且能够判定用户输入的表达式是否合法。该模拟计算器的核心部分就在用户输入的中缀表达式的转化，程序中用到了“栈”的后进先出的基本性质。利用两个“栈”，一个“数据栈”，一个“运算符栈”来把中缀表达式转换成后缀表达式。最后利用后缀表达式来求解表达式的值。该算法的复杂度为O(n)，能够高效、快速地求解表达式的值，提高用户的效率。 1.1课程设计目的 数据结构主要是研究计算机存储，组织数据，非数值计算程序设计问题中所出现的计算机操作对象以及它们之间的关系和操作的学科。数据结构是介于数学、计算机软件和计算机硬件之间的一门计算机专业的核心课程，它是计算机程序设计、数据库、操作系统、编译原理及人工智能等的重要基础，广泛的应用于信息学、系统工程等各种领域。学习数据结构是为了将实际问题中涉及的对象在计算机中表示出来并对它们进行处理。通过课程设计可以提高学生的思维能力，促进学生的综合应用能力和专业素质的提高。 模拟计算器程序主要利用了“栈”这种数据结构来把中缀表达式转化为后缀表达式，并且运用了递归的思想来解决Abs()和Sqrt()中嵌套表达式的问题，其中还有一些统计的思想来判定表达式是否合法的算法。 1.2课程设计内容 本次课程设计为计算器模拟程序，主要解决表达式计算的问题，实现分别按表达式处理的过程分解为几个子过程，详细的求解过程如下：1 用户输入表达式。 2 判定表达式是否合法。 3 把中缀表达式转化为后缀表达式。 4 求出后缀表达式的结果。 5 输出表达式的结果。通过设计该程序，从而做到方便的求出一个表达式的值，而不需要一步一步进行运算。计算机科学计算答案 第一章 绪论
选煤软件包是科学计算的有力工具
简易计算器
计算机科学和数学的关系
微机课设简易计算器
计算机科学计算答案 第一章 绪论
开源科学计算软件Scilab及其教学应用
基于安卓的计算器的设计与实现
计算机科学
计算器制作
科学计算可视化
模拟计算器程序-课程设计