前言


习近平总书记在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告中指出，教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。我们要坚持教育优先发展、科技自立自强、人才引领驱动，加快建设教育强国、科技强国、人才强国。这一系列重要讲话，为“计算方法”课程建设提供了理论指导和根本遵循。
计算方法在科学研究、工程实践中被广泛应用，特别是在当前的计算机时代，不但算法被计算机大量地实现，而且适应计算机的新算法的研究也十分活跃，可以说计算方法如虎添翼，生机焕发，进入了研究、应用和发展的新时期。计算方法一般作为计算机专业、数学专业本科生的必修课程，也可以作为理工科其他专业本科生、研究生的选修课程。
本人从事计算方法课程的教学工作十多年，却一直没有找到一本很合适的教材。有的教材没有把数学知识与编程知识紧密结合，程序较少甚至没有程序，实用性不强；有的教材类似程序集，与数学理论知识结合不密切、不系统；有的教材内容太广、太深，解析却不够详尽，与高校40～50学时的教学安排不吻合，也不适合自学。有鉴于此，作者总结了十多年来计算方法研究应用和教学经验的成果，参考大量的国内、外资料，精心编写了本书。
Python作为一种新兴的编程语言，具有语法简洁、功能强大、既支持面向对象也支持面向过程等优点。目前，很多高校开设了Python语言这门课程，教育部考试中心也于2015年确定增加“Python语言程序设计”为全国计算机二级考试科目。与此对应，作者编写了Python版的计算方法教材，以满足众多Python爱好者的需要。
本书的特色和优势如下。
（1） 区别于程序较少甚至没有程序、实用性不强的教材和程序集式的教材，本书注重算法与程序实现，强调理论知识与程序设计的紧密结合，既有理论性，也有实用性。本书对每个常用方法配有一个NS图算法和一个独立完整的Python程序，所有程序都已在Python 3.6.1和Python 3.10.6下调试通过。既讲明理论，又将算法用计算机程序实现，是读者十分需要的。这是本书的显著特色和优势。
（2） 重点突出，解析详尽，有助于教学和自学。在内容的组织方面，对每个问题，一般遵循下面的次序讲解： 问题的提出→问题解决方法的主要思想→基本公式→具体实现→举例→分析与比较。考虑到非数学专业读者的特点，注重对基本原理、基本方法的讲解，较少涉及烦琐难懂的数学推证。这是区别于内容太广、太深，解析却不够详尽的教材的显著特点。
（3） 配有图形，侧重从几何含义的角度直观地说明问题，有助于读者理解问题，减少学习困难。
（4） 设置了例题，加强了对基本原理、基本方法的应用，有助于读者理解和掌握理论，有助于提高应用技能。
（5） 每章末有小结，有助于读者厘清各章的要点和思路。
（6） 最后一章是与所学内容紧密结合的上机实验与指导，有助于学以致用，强化操作，提高上机的针对性。
（7） 本书配有教学课件、部分习题答案和Python程序库，可从清华大学出版社官网（www.tup.com.cn）下载。
总之，努力做到提升学生的知识、能力、素质，把握教学的难度、深度、强度，体现基础、技术、应用，提供教材、实验、课件支持，更好地为培养高素质人才服务。
在学习本课程之前，应先修高等数学、线性代数和高级语言程序设计等课程。
全书适合讲授40学时左右，建议讲授第1章： 2～3学时；第2章： 8～9学时；第3章： 7～8学时；第4章： 2～3学时；第5章： 5～6学时；第6章： 3～4学时；第7章： 2～3学时；第8章： 4～5学时，余下的课时可以安排习题课和复习。除此之外，还应安排8～16学时的课内或课外上机实习。第9章为上机实验与指导，读者可以有针对性地上机实验，提高编程能力，巩固所学知识。
本书虽经反复修改，但难免有疏漏，恳请各位专家和读者提出宝贵意见，以便重印、再版时加以修正，使本书更好地为读者服务。

作者2023年9月