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科学工程C源程序范例解

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科学工程C源程序范例解

原始文件：科学工程C源程序范例解.pdf 页数：230页（扫描版PDF） 出版社：清华大学出版社（推测，基于OCR内容） 主题：数值分析与科学工程C编程

核心概述

本书是一本面向科学家和工程师的数值分析C语言编程指南，重点讲解如何将数值计算方法实现为可复用的C程序库。书中提供了大量源代码示例，帮助读者理解和应用数值分析算法。

章节结构

第一部分：数值分析基础

  • 第1章 数值分析概述

    • §1.1 本章目的：讨论有限精度计算、误差分析、稳定性(robustness)和复杂度分析
    • §1.2 介绍：计算机解决问题能力的局限性，精度限制和算法不完美的现实
    • §1.3 有限精度计算：浮点数表示、双精度(double)类型、有效数字规则
    • §1.4 误差分析：前馈(forward)和后馈(backware)方法
    • §1.5 稳健性(Robustness)：获得好解答的可能性，“防弹”程序
    • §1.6 复杂性分析：算法效率评估，汉谱曼(von Neumann)结构机制

  • 第2章 科学和工程C语言

    • §2.1 如何使用这本书：源代码作为最佳算法描述
    • §2.2 为什么要使用C：可移植性、系统接口、递归支持
    • §2.3 用C处理数字：复数计算、预处理器应用
    • §2.4 转换FORTRAN程序为C程序：数组索引、存储顺序差异
    • §2.5 Debug C程序的8点提示：数组下标、指针传递、scanf不可靠等

核心概念

数值分析基础

  1. 有限精度计算

    • 计算机使用浮点数表示，而非”理想”分析
    • C语言double类型占用64位，精度约10
    • 有效数字规则：加法和减法可能损失精度

  2. 误差类型

    • 舍入(roundoff)误差：计算结果的四舍五入
    • 截断(truncation)误差：无限过程截断为有限步骤

  3. 稳健性(Robustness)

    • 获得好解答的可能性（或确定无解）
    • “防弹”程序：检查参数有效性
    • 对误差反应迟钝的方法（如支点pivoting）

C语言编程要点

  1. 与FORTRAN的差异

    • C数组从0开始，FORTRAN从1开始
    • C按行存储，FORTRAN按列存储
    • C函数参数按值传递，需指针才能修改

  2. 常见陷阱

    • 数组越界（array[10]是非法的）
    • 函数参数不被调用子程序改变
    • getc()/getchar()返回整型而非字符
    • 局部变量在两次调用间丢失值

  3. 可移植性

    • C是移植性最好的语言之一
    • 编译器特性差异需考虑（如while(0) vs while(1-1)）
    • 标准库函数行为可能不同

应用案例

  • 统计计算函数（第三章）
  • 微分方程系统求解（第十一章、第十二章）
  • 复数计算（预处理器实现）
  • FORTRAN到C的代码转换

学习建议

  1. 初学者：先掌握数值分析基础概念（第1章）
  2. 有C基础者：重点学习调试技巧（§2.5）
  3. FORTRAN程序员：仔细阅读§2.4的转换要点
  4. 实践建议：直接阅读并运行书中源代码

笔记提取自前10页OCR内容，完整书籍共230页，包含大量C语言数值计算源代码。

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