Python小白的數學建模課-01.新手必讀

Python 徹底能夠知足數學建模的須要。

Python 是數學建模的最佳選擇之一，並且在其它工做中也無所不能。

『Python小白的數學建模課 @ Youcans』帶你從數模小白成爲國賽達人。

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1. 數學建模新手入門

『Python小白的數學建模課 @ Youcans』 系列 是專門爲學習數學建模、準備數模競賽的小白準備的系列教程。

【Python小白的數學建模課-01.新手必讀】 主要討論小白剛剛接觸數學建模的幾個困惑：

• 學習數學建模難不難？應該怎麼學？
• 學習數學建模選擇什麼計算機語言最好？我要學 Matlab 嗎？
• 用 Python 能作數學建模嗎？
• 用 Python 作數學建模好很差用，好很差學？

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2. 學習數學建模難不難？應該怎麼學？

進入大學之後，不少同窗都會聽老師和師兄師姐提及「數學建模」、「數模競賽」，充滿興趣的同時也會有不少困惑：數學建模究竟是什麼？要不要學，好很差學，怎麼學？

「數學建模」是用數學模型的方法，分析和解決實際應用問題的方法。

中學數學的應用題，就是典型的數學建模問題：基於簡化的應用問題，給出一些已知條件，須要求解一些問題。應用題的解題過程，一般是先分析問題，判斷用什麼方法解題，而後根據已知條件一步步推導、計算，最後得出求解問題的答案。這就是典型的數學建模的方法和步驟，」數學建模「就是增強版的應用題。

大學裏常常說的「數學建模」每每與」數模競賽「聯繫在一塊兒，這時又特指經過計算機程序來求解問題。這是由於，既然」數學建模「是增強版的應用題，」增強「體如今問題的求解計算過程比中學數學複雜，若是不經過計算機編程每每難以快速高效地計算出答案。另外一方面，這也是爲了鼓勵你們學習使用計算機，學習經過計算機編程解決問題。

」數學建模「的學習過程並不困難，並不必定須要很好的數學基礎，也不須要有很高的計算機編程水平——數學基礎好，編程基礎強，學習數學建模確定會更加容易。可是，數學成績很差，計算機小白，也徹底能夠學習數學建模、學好數學建模，並會在學習過程當中鍛鍊數理思惟邏輯，提升計算機編程水平——這纔是最重要的收穫。

小白要學習數學建模，建議：

• 首先聽一兩節數模培訓的公開課或分享會，B站上有不少，大概明白數學建模是怎麼回事就行。
• 其次要選擇一門計算機程序語言進行學習，掌握基本的編程操做。
• 而後要系統學習各類類型的數學模型和算法，這是比較漫長的學習過程。
• 最後是實戰練習，大學的數模協會都會安排練習賽、校內賽之類的訓練和競賽。

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3. Python 能不能知足數學建模的須要？

答案很明確：Python 徹底能夠知足數學建模的須要。

首先，幾乎全部的計算機語言，均可以知足經常使用的數學建模問題的須要。例如 C、Python、C++、C#、VB、R、Go，固然還有數模競賽中最流行的 Matlab，解決各類數學建模問題都毫無問題。

須要注意的是，數模學習過程當中常常聽到的 Lingo、SPSS，嚴格地說並非計算機語言，只是解決某些類型問題的專用軟件，並不適用於其它類型的問題。

若是你學過其中一種計算機語言，並且（1）該計算機語言已經達到很是熟練的水平，（2）以提升編程水平爲目的，而不只是爲了參加數模競賽，那麼你也可使用學過的計算機語言學習數學建模和參賽。不然，就應該選擇 Matlab 語言或者 Python 語言，其緣由嘛，看完本文就清楚了。

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4. Python 數學建模好很差用？

答案也很明確：Python 用於數學建模，很好用。

換個角度談這個問題，就是學習數學建模、參加數模競賽最好要選擇什麼計算機語言？答案就是 Matlab 語言或者 Python 語言。

爲何這麼說呢？由於數學建模涉及的問題類型不少，算法更加繁多。對於普通本科學生來講，若是學習各類算法之後都要本身從零開始編程，對本科學生是很是很是困難，幾乎不可能實現的。實際上，並非真的要讓同窗們本身按照算法步驟從頭編程，可以清楚每一類問題有哪些經常使用算法，學會使用現有的算法程序就能夠了。

現有的算法程序從哪裏來呢？一是來自計算機語言的各類算法工具包，以數學建模所涉及的算法來講，Matlab 語言或者 Python 語言的工具包都很是豐富，程序質量高、接口規範、文檔和例程比較完整。二是來自先前的老師和同窗積累的算法例程，但要系統全面地蒐集這種算法例程也很困難，並且蒐集到的例程質量良莠不齊、接口五花八門，新手要進行消化吸取的難度也很大。

爲何選擇 Python 語言，而不是選擇 Matlab 語言呢？首先，Matlab語言來作數學建模徹底能夠，也是很好的選擇。可是，學習任何一門計算機語言都是須要時間和精力的，咱們學習編程語言用於數學建模，但最好並不僅是爲了數學建模，而是作其它工做時也能用。

從這個角度來講，Python 語言的優點就很是明顯了。Matlab 是商業數學軟件，主要應用於與數值計算相關的科研領域，在編程語言中排名 1九、佔比 1%。Python 語言是一種通用的高級編程語言，簡單易學、免費開源，應用領域幾乎無所不能，是最流行的編程語言，佔比 12%。總結來講，在計算研究領域 Matlab 語言的性能更強，但在其它領域 Python 語言則是王者。

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5. Python 數學建模好很差學？

綜合來看，Python 比較容易學，也值得學。

大神以爲簡單的問題，小白總會感到困難的。比較而言，Python 是比較簡單、易學易用的程序語言，比 C 語言容易學、好掌握。不過，零基礎學習 Matlab 會更容易上手，要精通也不容易；而 Python 大約仍是須要一個月的基礎學習，才能較好地學習和使用數學建模的算法。

既然這樣，爲何你們一提及數學建模就會想到 Matlab 語言，數模培訓中也都在用 Matlab 語言呢？首先，Matlab 語言在數學建模中也是很好的選擇；其次，十幾年前開始搞數模競賽時，Python 語言尚未如今這麼強大和流行；第三，Matlab 語言對於從事教學科研的老師是最熟悉、最經常使用的；最後，是因爲多年的積累和慣性。

若是大學課程開設過計算機語言，一般是 C語言，在此基礎上自學 Python 很容易，能夠直接結合數學建模的內容學習 Python ；若是尚未開設計算機語言課程，自學 Python 語言也是較好的選擇，特別是對於數學建模以外的需求也能勝任。

6. 『Python小白的數學建模課 @ Youcans』系列計劃

近年來，學習 Python 語言的人愈來愈多，使用 Python語言學習數學建模、參加數模競賽的同窗也愈來愈多。可是，關於 Python 語言數學建模的書籍、教程仍然比較少，而且與小白的需求存在差距：老師講的很精彩，我聽的很激動，下來仍是不會用。

這正是本系列『Python小白的數學建模課 @ Youcans』寫做的初衷：

• 面向數模小白 & Python 小白，從零開始，按照 Matlab 數學建模培訓的框架體系，系統講解 Python 語言的實現方案；
• 着重講算法的使用過程，例程儘可能直接選用 Matlab 培訓教程中的例題；
• 講算法思想，不講算法內容；講算法應用條件，不講算法實現過程；
• 開源工具包能實現的算法，不要本身造輪子；
• 儘可能用最簡單易懂的程序結構，哪怕有些笨拙；
• 全部例程都是調試運行經過，帶有不厭其煩的詳細註釋、說明和運行結果。

本系列『Python 數學建模 @ Youcans』計劃 50篇，系統解決數學建模學習所需的技術和算法。
此前寫過一些專題的『Python 數模筆記』，就再也不更新了，部份內容將根據本系列的章節從新整理。

感謝你們的支持，但願學習 Python 數學建模的同窗能夠關注收藏本系列。

最後，其實我也是一名 Python 小白。

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版權說明：

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