Getting started with Julia Programming Language

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出版者:Packt Publishing - ebooks Account
作者:Ivo Balbaert
出品人:
页数:160
译者:
出版时间:2015-2-27
价格:USD 29.99
装帧:Paperback
isbn号码:9781783284795
丛书系列:
图书标签:
  • Julia
  • 计算机
  • Programming
  • 专业
  • Julia,Programming
  • Julia
  • 编程
  • 入门
  • 科学计算
  • 数据分析
  • 机器学习
  • 高性能计算
  • 开源
  • 技术
  • 编程语言
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具体描述

《深入探索:面向未来的计算范式与实践》 图书简介 在信息技术日新月异的今天,计算科学正以前所未有的速度发展。新的编程范式、高性能计算需求以及对软件工程效率的极致追求,共同塑造了当代软件开发的面貌。本书并非一本针对特定语言入门的指南,而是致力于构建一个宏大而坚实的计算思维框架,探索驱动现代科学计算、数据分析和复杂系统建模的核心思想、理论基础与前沿技术。 本书面向的读者群体是那些已经掌握至少一门主流编程语言基础,渴望超越“如何使用”的层面,深入理解“为何如此设计”以及“如何构建下一代计算工具”的专业人士、研究人员和高级学生。我们旨在提供一个广阔的视角,审视计算领域的关键挑战,并深入剖析解决这些挑战所依赖的数学、算法与工程原理。 第一部分:计算理论的基石与抽象 本部分将系统回顾和深化读者对计算理论核心概念的理解,这些概念是所有现代编程语言和系统设计的理论支柱。 第一章:复杂性理论与计算的边界 我们首先探讨的是计算的本质限制。本章将详细解析时间与空间复杂度的严格定义,从P、NP问题群落到NP-完全性问题的深入分析。重点关注如何利用渐进分析法对算法性能进行科学预测,并探讨随机化算法在处理传统上难以解决的问题时的突破性作用。我们将超越标准的复杂度类,讨论现代计算中遇到的实际复杂度问题,例如在受限资源环境下的近似算法设计。此外,还会涉及图灵机模型之外的更精细的计算模型,例如交互式证明系统和量子计算的初步理论框架,理解这些理论如何影响我们对“可解性”的认知。 第二章:类型系统的哲学与实践 类型系统是程序语言设计中用于保证软件正确性和可维护性的核心工具。本章将从类型论(Type Theory)的视角出发,深入研究强类型语言背后的数学基础。我们将对比静态类型与动态类型系统的优劣,并详细探讨代数数据类型(ADT)、高阶类型构造(如高阶类型函数、类型族)以及依赖类型(Dependent Types)的概念。深入讨论类型系统如何充当形式化验证的工具,以及如何设计类型系统来表达复杂的业务逻辑和系统不变量,从而在编译阶段捕获更多运行时错误。 第三部分:高性能计算的架构与优化 现代应用对性能的要求近乎苛刻,理解底层硬件的运行机制是实现真正高性能的关键。本部分聚焦于如何将抽象的算法有效地映射到实际的并行硬件上。 第三章:内存层级结构与数据布局优化 本章将详细剖析现代计算机的内存层次结构,从寄存器、L1/L2/L3缓存到主存和磁盘的延迟与带宽差异。我们将探讨缓存一致性协议、伪共享(False Sharing)等并发编程中的陷阱。重点是算法的数据布局优化:如何通过数组的行主序或列主序选择、数据结构重构(如扁平化结构、数组束(Array of Structures vs Structure of Arrays)的转换)来最大化数据局部性和缓存命中率。此外,还会介绍内存访问模式分析工具,用以诊断代码中的内存瓶颈。 第四章:大规模并行计算模型与实践 本章将全面考察当前主流的并行计算模型。这包括共享内存模型(如OpenMP的深入应用与陷阱)、消息传递接口(MPI)在分布式系统中的实践,以及图形处理器(GPU)的SIMT(Single Instruction, Multiple Thread)架构。我们会深入探讨如何有效地划分工作负载、同步线程、避免竞争条件和死锁。针对异构计算环境,本章还会分析如何平衡CPU与加速器之间的任务分配,以及不同并行化粒度对整体吞吐量的影响。 第三部分:科学计算与数值分析的深度融合 科学计算是软件性能要求最高的领域之一。本部分关注如何精确、高效地解决连续数学问题。 第五章:数值稳定性与误差分析 本章深入探讨浮点数运算的内在不精确性。我们将详细分析灾难性抵消、舍入误差的累积效应,以及如何通过重构算法来提高数值稳定性。重点分析迭代求解器(如GMRES, Conjugate Gradient)的收敛性分析,以及有限差分、有限元方法中的局部截断误差和全局误差传播机制。对于非线性方程求解,我们将探究布洛伊登法等拟牛顿法的收敛性质和鲁棒性设计。 第六章:稀疏矩阵代数与大规模线性系统 在模拟和优化问题中,矩阵往往是巨大的但大部分元素为零(稀疏)。本章专门研究稀疏矩阵的存储格式(如CSR, CSC, COO),及其对计算效率的影响。我们将探讨高效的稀疏矩阵向量乘法(SpMV)算法,以及针对特定稀疏模式的直接求解器(如LU分解的稀疏变体)和迭代求解器(如Krylov子空间方法)的选择与预处理技术。如何有效地重排和分块稀疏矩阵以适应并行架构是本章的实践核心。 第四部分:现代软件工程与领域特定语言(DSL)设计 高性能计算和复杂系统需要高质量、易维护的工程实践。 第七章:元编程与代码生成策略 元编程是超越传统宏定义的、在编译时或运行时操作自身代码的能力。本章将系统性地介绍各种元编程技术,包括代码自省、反射机制的应用,以及高级的抽象机制如模板元编程(如果适用)和表达式重写系统。核心在于如何利用元编程能力来消除样板代码、实现高性能抽象而不牺牲运行时效率,并为特定领域构建可扩展的API。 第八章:领域特定语言(DSL)的设计哲学 通用语言(General-Purpose Languages, GPLs)在面对高度专业化问题时往往显得力不从心。本章探讨如何设计和实现领域特定语言(DSL)。我们将区分嵌入式DSL(Embedded DSL)和外部DSL(External DSL)。重点讨论DSL设计中的抽象层次选择、语法设计(包括如何利用现代语言特性实现富有表现力的内部DSL)以及DSL的编译器或解释器栈的构建,目标是使领域专家能够用最自然的语言表达复杂逻辑,同时保证底层执行的高效性。 结语:面向未来的计算视野 本书在结尾部分将超越现有技术的局限,展望未来计算的发展方向,包括可微分编程(Differentiable Programming)作为一种新型的统一编程范式,以及如何将这些先进的计算技术应用于机器学习、量子化学模拟、复杂系统仿真等前沿领域,为读者提供持续学习和创新的指引。 本书内容深度和广度兼备,旨在将读者从应用层级的用户提升到系统与理论的设计者层面,为构建下一代高性能、高可靠性的计算解决方案打下坚实的基础。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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我是一名对统计建模和计量经济学有浓厚兴趣的博士生。在我的研究中,我需要进行大量的统计分析和模型估计。《Getting started with Julia Programming Language》这本书,为我的研究提供了强大的工具支持。书中详细介绍了Julia在统计分析和计量经济学领域的应用,例如如何使用Julia进行回归分析、时间序列分析以及面板数据分析。书中还穿插了许多关于Julia的统计建模库的介绍,例如`StatsBase.jl`、`GLM.jl`等,并提供了丰富的代码示例,让我能够快速上手。我特别喜欢书中关于如何利用Julia实现自定义统计模型和方法的讲解,这对于我的前沿研究至关重要。它让我在理论学习的基础上,能够将自己的研究想法转化为实际的代码,并进行验证。这本书不仅仅是学习了一种编程语言,更重要的是,它让我能够将我的统计理论知识与编程实践相结合,为我的研究插上了翅膀。

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我是一名对编程语言的演进和发展趋势保持高度关注的计算机科学爱好者。我一直关注着高性能计算语言的发展,而Julia作为一门新兴的语言,其独特的优势让我印象深刻。《Getting started with Julia Programming Language》这本书,为我提供了深入了解Julia语言的绝佳机会。书中不仅介绍了Julia的基础知识,更重要的是,它深入探讨了Julia语言的设计哲学和未来发展方向。书中对Julia的即时编译(JIT)技术、多重派发以及泛型编程等特性的详细阐述,让我对这门语言有了更深刻的理解。我特别欣赏书中对Julia在高性能计算、科学建模以及数据科学等领域的应用案例的介绍,这让我看到了Julia作为一门通用编程语言的巨大潜力。这本书让我对Julia这门语言的未来充满了期待,也让我对编程语言的发展有了更清晰的认识。

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我是一名对开源社区和前沿技术充满热情的研究生。在我的学术研究中,我经常需要处理海量数据并进行复杂的数值模拟。《Getting started with Julia Programming Language》这本书,为我的研究工作带来了极大的便利。它不仅提供了Julia语言的基础知识,更重要的是,它深入介绍了Julia在科学计算领域的核心库和生态系统。书中详细讲解了诸如NumPy、SciPy等Python中常用的库在Julia中的对应实现,例如Julia的`LinearAlgebra`、`SparseArrays`等内置模块,以及`DataFrames.jl`、`Plots.jl`等第三方库的使用方法。我特别喜欢书中关于多线程和并行计算的章节,这对于加速我的模拟计算至关重要。作者通过清晰的代码示例,展示了如何利用Julia轻松实现并行化,显著缩短了计算时间。此外,书中对Julia的包管理系统`Pkg`的介绍也让我受益匪浅,让我能够方便地安装、更新和管理各种科学计算库。这本书不仅教会了我使用Julia,更让我认识到了Julia作为一种现代科学计算语言的强大潜力和广泛的应用前景。

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我是一名拥有一定编程基础的开发者,但对于Julia这个新兴的语言,我之前并没有深入了解。许多编程语言都声称自己是“高性能”的,但在实际应用中,往往难以兼顾易用性和效率。《Getting started with Julia Programming Language》这本书,恰恰解答了我对Julia性能优势的疑惑。书中通过一系列严谨的基准测试和对比分析,展示了Julia在数值计算、科学建模等领域的卓越表现,并解释了其高效的底层实现机制,例如即时编译(JIT)技术。我印象深刻的是,书中并没有简单地罗列性能数据,而是通过对比不同语言实现相同算法的执行时间,直观地展示了Julia的优势,这让我更加信服。更令我惊喜的是,书中还深入浅出地讲解了Julia的类型系统和泛型编程能力,这对于编写出既高效又易于维护的代码至关重要。它揭示了Julia如何在保证高性能的同时,依然保持了语言的灵活性和表达力。书中还穿插了一些实际应用场景的案例,例如在物理模拟、金融建模等领域的应用,这些案例的讲解让我对Julia的适用范围有了更清晰的认识,也激发了我将Julia应用到我实际工作中的想法。

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我一直以来都对数据科学领域抱有浓厚的兴趣,但苦于找不到合适的工具和学习路径。各种机器学习库、深度学习框架层出不穷,而我却连基础的矩阵运算都有些生疏。《Getting started with Julia Programming Language》的出现,正好弥补了我在这个领域的知识空白。书中在介绍Julia语言本身的基础上,巧妙地融入了大量与科学计算和数据分析相关的实例。例如,它详细讲解了如何利用Julia强大的数值计算能力进行矩阵运算、线性代数以及微积分的实现,并且通过生动的图表和代码示例,清晰地展示了这些操作的效率和便捷性。我特别喜欢书中关于数据可视化部分的讲解,它展示了如何使用Julia的绘图库来生成高质量的统计图表,这对于理解数据模式、展示研究成果至关重要。在阅读的过程中,我发现Julia的语法设计非常简洁高效,很多原本需要几行代码才能完成的操作,在Julia中可能只需要一两行就能实现,这极大地提升了我的编程效率,也让我对未来在数据科学领域的探索充满了信心。书中的一些高级特性,如并行计算和分布式计算的初步介绍,更是让我看到了Julia在处理大规模数据集和复杂计算任务时的巨大潜力。

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我是一名对人工智能和机器学习领域充满好奇心的业余爱好者。我对如何将数学理论转化为实际的AI模型感到兴奋,但苦于找不到合适的工具。《Getting started with Julia Programming Language》这本书,为我打开了通往AI世界的大门。书中不仅介绍了Julia语言的基础知识,更重要的是,它详细讲解了Julia在机器学习领域的应用。书中介绍了诸如`Flux.jl`、`Knet.jl`等流行的Julia机器学习框架,并提供了丰富的代码示例,让我能够快速构建和训练各种神经网络模型。我特别喜欢书中关于深度学习模型构建和优化的讲解,它让我能够理解神经网络的内部工作原理,并能够自己动手实现。此外,书中还对AI领域的常见问题,如数据预处理、模型评估等进行了详细的介绍。这本书让我看到了Julia在AI领域的巨大潜力,也激发了我进一步深入学习和探索AI技术的决心。

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作为一个习惯了Python语言的用户,我对于如何平滑地过渡到Julia感到有些顾虑。Python生态系统庞大且成熟,但其在某些数值计算密集型任务中的性能瓶颈也时常困扰着我。《Getting started with Julia Programming Language》这本书,在我学习Julia的过程中起到了至关重要的桥梁作用。书中非常贴心地为从Python等其他语言转过来的用户设计了学习路径。它详细比较了Julia与Python在语法、数据结构和常用库上的异同,并且提供了大量将Python代码转换为Julia代码的实用技巧和示例。我特别欣赏书中关于如何利用Julia调用Python库的讲解,这让我能够在不放弃现有Python生态的情况下,逐步引入Julia的优势。书中的一些高级特性,比如Julia的元编程能力,虽然初听起来有些晦涩,但作者通过精心设计的例子,让我领略到了其强大的代码生成和元数据处理能力,这对于编写更抽象、更灵活的代码非常有帮助。这本书不仅仅是教我Julia的语法,更重要的是让我理解了Julia的设计理念,以及它如何能够提供Python的易用性和C语言的性能。

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这本书的出现,无疑为我这个初学者打开了一扇通往Julia世界的大门。在此之前,我对各种编程语言的了解仅限于一些基础概念,对于如何真正上手一门新的语言,总是感到有些无从下手。而《Getting started with Julia Programming Language》的标题本身就带有一种亲切的邀请感,仿佛在告诉我:“别担心,我们一步一步来。” 翻开书的第一页,我就被那种清晰、有条理的排版所吸引,作者没有直接抛出复杂的概念,而是从最基本、最核心的“是什么”开始,循序渐进地介绍Julia语言的诞生背景、核心优势以及与其他语言的比较。这种“慢热”的处理方式,恰恰是我这样的新手最需要的。我能感受到作者在构思这本书时,是站在一个完全不了解Julia的读者的角度去思考的。从安装环境的每一个细节,到第一个“Hello, World!”程序的运行,书中都给出了详尽的指导,甚至连一些可能遇到的基础性问题,也提前预判并给出了解决方案。这种细致入微的关怀,让我倍感安心,仿佛有一个经验丰富的向导在我身边,一步步地引领我前进。更重要的是,书中不仅仅停留在“怎么做”,而是花了很多篇幅解释“为什么这么做”,这让我对Julia的理解不仅仅停留在表面的语法,而是能够触及到其设计哲学和内在逻辑。

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作为一名有着多年编程经验的软件工程师,我对新语言的接受度很高,但同时也非常注重语言的工程化能力和生态系统的成熟度。《Getting started with Julia Programming Language》这本书,让我对Julia语言的工程化能力有了全新的认识。书中并没有仅仅停留在算法和数值计算层面,而是花了大量篇幅介绍Julia在软件工程方面的特性。例如,它详细讲解了Julia的模块化设计、包管理系统以及如何编写可重用的代码。书中还对Julia的测试框架和调试工具进行了介绍,这对于构建健壮、可靠的软件系统至关重要。我尤其赞赏书中关于Julia的元编程和宏的讲解,这是一种非常强大的特性,能够极大地提升代码的抽象层次和表达能力,让我能够编写出更具表达力、更易于维护的代码。书中的一些关于性能优化的技巧,也让我能够编写出更高效的Julia程序。这本书让我看到了Julia不仅仅是一种科学计算语言,更是一种能够用于构建复杂、高性能软件的通用编程语言,它让我对Julia的未来发展充满了期待。

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在选择学习一门新的编程语言时,我总是希望它能够提供一种独特的视角和解决问题的方式。《Getting started with Julia Programming Language》这本书,恰恰满足了我的这一需求。它不仅仅是教授一种新的语法,更是让我体验到了一种全新的编程范式。书中对Julia的类型系统和多重派发的讲解,让我印象深刻。这种设计使得函数可以根据输入的参数类型有不同的实现,从而实现更灵活、更具表现力的代码。我特别喜欢书中关于如何利用多重派发来优雅地处理不同数据类型和不同算法的示例,这大大简化了代码的编写,也提高了代码的可读性。书中还探讨了Julia在函数式编程和面向对象编程方面的融合,展现了其作为一种现代、多范式语言的强大之处。这本书让我认识到,编程语言的设计不仅仅是语法层面的事情,更关乎如何去构建抽象,如何去解决现实世界中的问题。Julia提供了一种新的思考方式,让我能够更有效地解决复杂的问题。

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这也忒强了吧!python + matlab + shellscript + lisp + C的综合体。不过这书里的版本太旧了,有些函数和宏在julia1.0.4里都莫得了。

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本书译本 http://juliabook.josephjctang.com/content/ Julia 感觉是最接近伪代码的编程语言了。有如C 般高的性能,又结合R、Mathlab、Python 的优点,而且还支持元编程,Julia 未来势必会成为风靡一代的计算语言。

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本书译本 http://juliabook.josephjctang.com/content/ Julia 感觉是最接近伪代码的编程语言了。有如C 般高的性能,又结合R、Mathlab、Python 的优点,而且还支持元编程,Julia 未来势必会成为风靡一代的计算语言。

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这也忒强了吧!python + matlab + shellscript + lisp + C的综合体。不过这书里的版本太旧了,有些函数和宏在julia1.0.4里都莫得了。

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这也忒强了吧!python + matlab + shellscript + lisp + C的综合体。不过这书里的版本太旧了,有些函数和宏在julia1.0.4里都莫得了。

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