Python小白的数学建模课-01.新手必读 (2)

进入大学以后,很多同学都会听老师和师兄师姐说起“数学建模”、“数模竞赛”,充满兴趣的同时也会有很多困惑:数学建模到底是什么?要不要学,好不好学,怎么学?

“数学建模”是用数学模型的方法,分析和解决实际应用问题的方法。

中学数学的应用题,就是典型的数学建模问题:基于简化的应用问题,给出一些已知条件,需要求解一些问题。应用题的解题过程,通常是先分析问题,判断用什么方法解题,然后根据已知条件一步步推导、计算,最后得出求解问题的答案。这就是典型的数学建模的方法和步骤,”数学建模“就是加强版的应用题。

大学里经常说的“数学建模”往往与”数模竞赛“联系在一起,这时又特指通过计算机程序来求解问题。这是因为,既然”数学建模“是加强版的应用题,”加强“体现在问题的求解计算过程比中学数学复杂,如果不通过计算机编程往往难以快速高效地计算出答案。另一方面,这也是为了鼓励大家学习使用计算机,学习通过计算机编程解决问题。

”数学建模“的学习过程并不困难,并不一定需要很好的数学基础,也不需要有很高的计算机编程水平——数学基础好,编程基础强,学习数学建模肯定会更加容易。但是,数学成绩不好,计算机小白,也完全可以学习数学建模、学好数学建模,并会在学习过程中锻炼数理思维逻辑,提高计算机编程水平——这才是最重要的收获。

小白要学习数学建模,建议:

首先听一两节数模培训的公开课或分享会,B站上有很多,大概明白数学建模是怎么回事就行。

其次要选择一门计算机程序语言进行学习,掌握基本的编程操作。

然后要系统学习各种类型的数学模型和算法,这是比较漫长的学习过程。

最后是实战练习,大学的数模协会都会安排练习赛、校内赛之类的训练和竞赛。


3. Python 能不能满足数学建模的需要?

答案很明确:Python 完全可以满足数学建模的需要

首先,几乎所有的计算机语言,都可以满足常用的数学建模问题的需要。例如 C、Python、C++、C#、VB、R、Go,当然还有数模竞赛中最流行的 Matlab,解决各种数学建模问题都毫无问题。

需要注意的是,数模学习过程中经常听到的 Lingo、SPSS,严格地说并不是计算机语言,只是解决某些类型问题的专用软件,并不适用于其它类型的问题。

如果你学过其中一种计算机语言,而且(1)该计算机语言已经达到非常熟练的水平,(2)以提高编程水平为目的,而不仅是为了参加数模竞赛,那么你也可以使用学过的计算机语言学习数学建模和参赛。否则,就应该选择 Matlab 语言或者 Python 语言,其原因嘛,看完本文就清楚了。


4. Python 数学建模好不好用?

答案也很明确:Python 用于数学建模,很好用

换个角度谈这个问题,就是学习数学建模、参加数模竞赛最好要选择什么计算机语言?答案就是 Matlab 语言或者 Python 语言。

为什么这么说呢?因为数学建模涉及的问题类型很多,算法更加繁多。对于普通本科学生来说,如果学习各种算法以后都要自己从零开始编程,对本科学生是非常非常困难,几乎不可能实现的。实际上,并不是真的要让同学们自己按照算法步骤从头编程,能够清楚每一类问题有哪些常用算法,学会使用现有的算法程序就可以了。

现有的算法程序从哪里来呢?一是来自计算机语言的各种算法工具包,以数学建模所涉及的算法来说,Matlab 语言或者 Python 语言的工具包都非常丰富,程序质量高、接口规范、文档和例程比较完整。二是来自先前的老师和同学积累的算法例程,但要系统全面地搜集这种算法例程也很困难,而且搜集到的例程质量参差不齐、接口五花八门,新手要进行消化吸收的难度也很大。

为什么选择 Python 语言,而不是选择 Matlab 语言呢?首先,Matlab语言来做数学建模完全可以,也是很好的选择。但是,学习任何一门计算机语言都是需要时间和精力的,我们学习编程语言用于数学建模,但最好并不只是为了数学建模,而是做其它工作时也能用。

从这个角度来说,Python 语言的优势就非常明显了。Matlab 是商业数学软件,主要应用于与数值计算相关的科研领域,在编程语言中排名 19、占比 1%。Python 语言是一种通用的高级编程语言,简单易学、免费开源,应用领域几乎无所不能,是最流行的编程语言,占比 12%。总结来说,在计算研究领域 Matlab 语言的性能更强,但在其它领域 Python 语言则是王者。


5. Python 数学建模好不好学?

综合来看,Python 比较容易学,也值得学。

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