科学技術計算のためのPython入門講座

 こちらの記事にも書かせていただきましたが科学技術計算とPythonはとても相性がよいです。数値計算や科学技術計算分野においてはまだFortranやC言語も現役で使われている所ですが、今後、これらの言語からPythonへシフトしていく流れは確実でしょう。

 そこで、この講座では科学技術計算という切り口からPythonを使う為に必要な基礎知識を纏めています。これらの記事を読み進めていただくことで科学技術計算で必要となってくるPythonの基礎知識を身に付けることが出来るでしょう。

この講座のターゲットは

こんな方を想定しています。

  • C言語やFortranでプログラミングの経験はあるが、Pythonは全くの初めての研究者・エンジニア
  • 研究室に配属されて、これから数値シミュレーションや科学技術計算に携わろうという大学生
  • プログラミングは全くの初心者だが、Pythonの基礎知識を身に付けたいというプログラミング初心者の方

何が学べる?

読み進めていただくことで、次のようなスキルが身に付きます。

  • Pythonの様々な文法や知識の中から科学技術計算に必要なPythonの基礎知識を身に付けられる
  • 実際のコード例を多く見ることで、Pythonにおけるコードの書き方について習熟できる

科学技術計算のためのPython入門講座

 ポリシーとして1つの記事あたり3 ~ 5分くらいで読めるボリュームにしています。なぜかと言うと、人は文字をたくさん読みたくないからです。特に紙ベースよりパソコンの画面を見ながらの場合、ボリュームが多いと目が疲れますし、肩が懲りますね。この為、網羅的な解説よりは全体像を掴めるように逆にボリュームを抑えています。サクッと読めるようにしていますので、コーヒー片手に気軽な気持ちで読み進めていただければと思います。

*目次は順次追加

Step 0: Pythonプログラミングの環境を構築しよう

 Pythonでプログラミングを行うには手元のPCにPythonの環境を構築してあげる必要があります。この記事ではAnacondaを使ったPythonの環境構築を行います。

Step 1: インタラクティブな実行環境 Jupyter Notebookの使い方

 環境構築が出来たら、実際のプログラミングを行います。Pythonではプログラムを実行する際に、Jupyter notebookというインタラクティブな実行環境をよく使います。この記事ではJupyter notebookの使い方を学びます。

Step 2: 四則演算の基本

 Pythonの科学技術計算の最初の1歩を踏み出します。この記事では、Pythonにおける四則演算について学びます。べき乗や剰余といった四則演算以外の計算も取り扱います。

Step 3: 変数の基本 変数名の付け方

 四則演算が理解できたら、変数と組み合わせることでよりプログラミングらしくなってきます。この記事ではPythonにおける変数について学びます。また、プログラムをより可読性の高いものにするための変数の名前の付け方に付け方も解説します。

Step 4: 配列の使い分け リスト・タプル・辞書・集合

 複数の変数を1つにまとめることができるとより複雑なプログラムを書きやすくなります。この記事では、いわゆるプログラミングにける配列について学びます。Pythonには配列にも色々種類があり、リスト、タプル、辞書、集合などを目的に応じて使い分ける必要があります。

Step 5: 繰り返し処理 forループ

 リストと併せてよく使われるのが繰り返し処理です。リスト、forループ、そして、次に学習するif文を学ぶと非常に多くのプログラムを作れるようになります。この記事ではPythonにおけるforループについて学びます。また、C言語やFortranでのプログラミング経験があるとやってしまいがちなミスがありますが、それについても解説します。

Step 7: if文による条件分岐

 if文はプログラムの中でも最もよく使う文法の1つです。この記事では、Pythonにおけるif文の基本的な書き方について学びます。一番基本的なif文の書き方から、少し複雑な条件式の設定方法まで順に解説します。

Step 8: 繰り返し処理 whileループ

forループと並んで使われるのがwhileループです。whileループでは繰り返し回数が決まっていないような繰り返し処理に対応することができます。この記事ではwhileループの基本の使い方について学びます。

Step 9: ファイル入出力

科学技術計算では計算条件のファイルを読む、計算途中に計算のログを吐き出すなどファイル入出力が所々出てきます。この記事ではPythonにおけるファイル入出力の基本について学びます。

Step 10: ライブラリのimport

 Pythonではプログラムの中で様々なライブラリを使っていくことになります。この記事ではPythonの標準ライブラリから自作のモジュールまで様々なライブラリのimportの仕方を学びます。

Step 11: 関数の書き方の基本

 関数を定義することで、プログラムを機能ごと纏めることができます。この記事ではPythonにおける関数の基本的な書き方、また実行方法について解説します。

Step 12:print関数の基本の使い方

 print関数は変数、文字列の表示、計算結果のログの出力など様々なシーンで使いますので、基本の使い方について解説を行います。

続く…

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メーカーR&D職 研究開発業務にPythonを使用。 Udemy講師およびKindleで電子書籍を出版。 Udemyでは受講生 約15,000名 Pythonの適用範囲: データ分析、画像処理、統計解析、並列計算、流体解析、深層学習

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