Seznam softwaru pro numerickou analýzu - List of numerical-analysis software - Wikipedia

Zde jsou uvedeny významné počítačové aplikace pro koncové uživatele určené pro použití s numerické nebo analýza dat:

Numericko-softwarové balíčky

  • Analytica je široce používaný proprietární nástroj pro vytváření a analýzu numerických modelů. Je to deklarativní a vizuální programovací jazyk na základě vlivové diagramy.
  • FlexPro je program pro analýzu dat a prezentaci naměřených dat. Poskytuje bohaté uživatelské rozhraní podobné Excelu a integrovaný vektorový programovací jazyk FPScript má syntaxi podobnou MATLABu.
  • FreeMat, an open-source Prostředí podobné MATLABu s Licence GPL.
  • GNU oktáva je jazyk vysoké úrovně, který je primárně určen pro numerické výpočty. Poskytuje pohodlné rozhraní příkazového řádku pro numerické řešení lineárních a nelineárních problémů a pro provádění dalších numerických experimentů pomocí jazyka, který je většinou kompatibilní s MATLAB. Verze 4.0 a novější verze Octave obsahují grafické uživatelské rozhraní. Řada nezávisle vyvinutých Linux programy (Cantor, KAlgebra ) také nabízí rozhraní Octave pro grafické uživatelské rozhraní. Aktivní komunita poskytuje technickou podporu uživatelům.
  • Bunda, Proprietární GPU Toolbox pro MATLAB, umožňující odlehčení některých výpočtů MATLAB do GPU pro účely akcelerace a vizualizace dat.
  • jLab, výzkumná platforma pro budování open-source prostředí podobného MATLABu v čisté Javě a Groovy. V současné době podporuje interpretované skripty j-Script (podobné MATLABu) a kompilované skripty GroovySci (rozšíření Groovy), které poskytují přímé rozhraní s kódem Java a skriptovací přístup k mnoha populárním vědeckým knihovnám Java (např. Weka a JSci ) a průvodci aplikací.
  • Julia (programovací jazyk) je dynamický jazyk na vysoké úrovni s povrchovou podobností s MATLABem.
  • LabVIEW nabízí textové i grafické programování přístupy k numerické analýze. Jeho textový programovací jazyk MathScript používá syntaxi .m-file-script, která poskytuje určitou kompatibilitu s MATLAB a jeho klony.
  • LAPACK poskytuje rutiny Fortran 90 pro řešení systémů simultánních lineárních rovnic, řešení nejmenších čtverců lineárních systémů rovnic, problémů vlastních čísel a problémů singulární hodnoty a souvisejících maticových faktorizací (LU, Choleský, QR, SVD, Schur a zobecněný Schur).
  • MATLAB je široce používaný proprietární software pro provádění numerických výpočtů.[1][2][3] Dodává se s vlastním programovacím jazykem, ve kterém lze implementovat numerické algoritmy.
  • GNU MCSim balíček simulace a numerické integrace s rychlými schopnostmi Monte Carlo a Markovského řetězce Monte Carlo.
  • ML.NET je svobodný software strojové učení knihovna pro C# programovací jazyk.[4][5]
  • Knihovna NAG je rozsáhlá softwarová knihovna vysoce optimalizovaných rutin numerické analýzy pro různá programovací prostředí.
  • O-Matrix
  • pandy je open-source knihovna s licencí BSD poskytující datové struktury a nástroje pro analýzu dat pro programovací jazyk Python.
  • Datový jazyk Perl poskytuje velká vícerozměrná pole pro programovací jazyk Perl a nástroje pro zpracování obrazu a grafické vykreslování.
  • Spiknutí - vykreslovací knihovna, Krajta příkazový řádek a grafické rozhraní pro analýzu dat a vytváření grafů založených na prohlížeči. Dostupné pro R, Krajta, MATLAB, JavaScript, Julie, a Perl.
  • Rlab Je další svobodný software počítačový program, který se silně podobá MATLABu. Vývoj Rlab na několik let přestal, ale oživil se jako RlabPlus.
  • ScaLAPACK je knihovna vysoce výkonných rutin lineární algebry pro stroje s paralelní distribuovanou pamětí, která obsahuje podobné funkce jako LAPACK (řešiče hustých a páskovaných lineárních systémů, problémy s nejmenšími čtverci, problémy s vlastními hodnotami a problém s singulární hodnotou).
  • Scilab je pokročilý balíček numerické analýzy podobný MATLABu nebo Octave.[6][7] Dodává se s kompletním grafickým uživatelským rozhraním a Xcos, což je alternativa k Simulinku. (svobodný software, GPL -kompatibilní CeCILL licence)
  • Sysquake je výpočetní prostředí s interaktivní grafika pro matematiku, fyziku a techniku. Stejně jako ostatní aplikace od Calerga, je založen na jazyce kompatibilním s MATLAB.
  • Řešitel TK je softwarový systém pro matematické modelování a řešení problémů založený na deklarativním jazyce založeném na pravidlech, komercializovaný společností Universal Technical Systems, Inc.
  • Pochodeň je hluboce se učící knihovna s podporou manipulace, statistické analýzy a prezentace tenzorů.
  • XLfit „Plugin do Excelu, který poskytuje přizpůsobení křivek a statistickou analýzu.

Univerzální počítačové algebrické systémy

Hlavní článek: Seznam počítačových algebraických systémů
  • Macsyma, univerzální počítačový algebraický systém, který má volnou verzi s licencí GPL nazvanou Maxima.
  • Javor, softwarový balíček pro komerční matematiku pro všeobecné účely.
  • Mathcad nabízí WYSIWYG rozhraní a schopnost generovat matematické rovnice v publikační kvalitě.
  • Mathematica nabízí numerické vyhodnocení, optimalizaci a vizualizaci velmi široké škály numerických funkcí. Zahrnuje také možnosti programovacího jazyka a počítačové algebry.[8][9][10][11]
  • PARI / GP je široce používaný systém počítačové algebry navržený pro rychlé výpočty v teorii čísel (faktorizace, algebraická teorie čísel, eliptické křivky ...), ale také obsahuje velké množství dalších užitečných funkcí pro výpočet s matematickými entitami, jako jsou matice, polynomy, mocniny řady, algebraická čísla atd. a mnoho transcendentálních funkcí. PARI je také k dispozici jako knihovna C, která umožňuje rychlejší výpočty.
  • SageMath je matematický software s otevřeným zdrojovým kódem,[12] s jednotným rozhraním Pythonu, které je k dispozici jako textové rozhraní nebo grafické webové. Zahrnuje rozhraní pro open-source a proprietární CAS pro všeobecné účely a další programy numerické analýzy, jako PARI / GP, GAP, gnuplot, Magma a Maple.
  • Speakeasy je interaktivní numerické prostředí také s interpretovaným programovacím jazykem. Narodil se v polovině 60. let pro manipulaci s maticemi a stále v neustálém vývoji. Byl průkopníkem nejběžnějších paradigmat tohoto druhu nástrojů, které zahrnují dynamické typování strukturovaných datových objektů, dynamickou alokaci a sběr odpadků, přetížení operátorů, dynamické propojení kompilovaných nebo interpretoval další moduly přispívající komunitou uživatelů atd.
  • Trilinos je sbírka open-source objektově orientovaný knihovny pro použití ve vědeckých a technických aplikacích. Trilinos je založen na škálovatelných paralelních algoritmech lineární algebry.

Orientovaný na rozhraní

  • Baudline je časově-frekvenční prohlížeč pro analýzu numerických signálů a vědeckou vizualizaci.
  • COMSOL Multiphysics je software pro analýzu, řešení a simulaci konečných prvků / softwarový balíček FEA pro různé fyzikální a inženýrské aplikace, zejména vázané jevy nebo vícefyziku.
  • Dataplot poskytuje NIST.
  • DADiSP je komerční program zaměřený na DSP který kombinuje numerické schopnosti MATLABu s a tabulkový kalkulátor podobné rozhraní.
  • EJS je open-source software nástroj, vytvořený v Javě, pro generování simulací.
  • Euler Mathematical Toolbox je výkonná numerická laboratoř s programovacím jazykem, který dokáže zpracovat reálná, komplexní a intervalová čísla, vektory a matice. Může vytvářet 2D / 3D grafy.
  • FEATool Multiphysics je Matlab Sada nástrojů grafického uživatelského rozhraní pro simulace FEM a PDE s využitím konečných prvků.
  • Projekt FEniCS je sbírka projektů pro automatizovaná řešení pro PDE.
  • Hermes je knihovna C ++ pokročilých adaptivních algoritmů konečných prvků k řešení PDE a vícefyzické spojené problémy.
  • Fityk je program pro přizpůsobení křivek a analýzu dat. Primárně se používá pro přizpůsobení špičkám a analýzu dat špiček.
  • FlexPro je komerční program pro interaktivní a automatizovanou analýzu a prezentaci převážně naměřených dat. Podporuje mnoho datových formátů binárních nástrojů a má svůj vlastní vektorizovaný programovací jazyk.
  • IGOR Pro, softwarový balíček s důrazem na časové řady, analýzu obrazu a přizpůsobení křivky. Dodává se s vlastním programovacím jazykem a lze jej používat interaktivně.
  • LabPlot je aplikace pro analýzu a vizualizaci dat postavená na platformě KDE.
  • MFEM je bezplatná, lehká a škálovatelná knihovna C ++ pro metody konečných prvků.
  • Původ, softwarový balíček, který je široce používán pro vytváření vědeckých grafů. Dodává se s vlastním kompilátorem C / C ++, který odpovídá docela blízko standardu ANSI.
  • TLAPKA je zdarma analýza dat balíček vyvinutý v CERN.
  • SPSS,[13][14][15][16][17] aplikace pro statistickou analýzu.
  • QtiPlot je program pro analýzu dat a vědeckou vizualizaci podobný programu Origin.
  • VYKOŘENIT je bezplatný objektově orientovaný víceúčelový objekt analýza dat balíček, vyvinutý na CERN.
  • Salome je bezplatný softwarový nástroj, který poskytuje obecnou platformu pro předběžné a následné zpracování pro numerickou simulaci.
  • Shogun, an open-source ve velkém měřítku strojové učení sada nástrojů, která poskytuje několik implementací SVM (jako libSVM, SVMlight) v rámci společného rámce a rozhraní pro Octave, MATLAB, Python, R
  • Vafle je bezplatná softwarová kolekce nástrojů příkazového řádku určená pro skriptování operací strojového učení v automatizovaných experimentech a procesech.
  • Weka je sada strojové učení software napsaný na University of Waikato.

Jazykově orientovaný

  • acslX je softwarová aplikace pro modelování a hodnocení výkonu spojitých systémů popsaných časově závislými nelineárními diferenciálními rovnicemi.
  • ADMB je softwarová sada pro nelineární statistické modelování založené na C ++, která využívá automatickou diferenciaci.
  • AMPL je matematický modelovací jazyk pro popis a řešení problémů s vysokou složitostí pro rozsáhlou optimalizaci.
  • Ch, komerční interpretovaný jazyk založený na C / C ++ s výpočetním polem pro vědecké numerické výpočty a vizualizaci.[18]
  • APMonitor: APMonitor je jazyk matematického modelování pro popis a řešení reprezentací fyzikálních systémů ve formě diferenciálních a algebraických rovnic.
  • Pásovec je knihovna šablon C ++ pro lineární algebru; zahrnuje různé funkce rozkladu, faktorizace a statistiky; jeho syntaxe (API ) je podobný MATLABu.
  • Clojure s numerickými knihovnami Neanderthal, ClojureCUDA a ClojureCL pro volání optimalizovaných funkcí matice a lineární algebry na CPU a GPU.
  • Julie[19][20] je určen pro cloudové paralelní vědecké výpočty LLVM -na základě JIT jako backend. Lehké „zelené“ závitování (coroutiny). Přímé volání funkcí C z kódu (nejsou potřeba žádné obálky ani speciální API), podpora Unicode. Výkonné funkce podobné shellu pro správu dalších procesů. Makra podobná Lisp a další metaprogramovací zařízení.
  • ELKI A softwarový rámec pro vývoj dolování dat algoritmy ve Windows Jáva.
  • GAUSS, maticový programovací jazyk pro matematiku a statistiku.
  • Datový jazyk GNU, bezplatný kompilátor navržený jako náhrada za IDL.
  • IDL,[21] komerční interpretovaný jazyk založený na FORTRANU s určitou vektorizací. Široce používán v sluneční fyzika, fúze, atmosférické vědy a lékařský komunity. The Datový jazyk GNU je bezplatná alternativa.
  • ILNumerics.Net, a C# matematická knihovna, která přináší numerické výpočetní funkce pro vědu, inženýrství a finanční analýzu .NET Framework.
  • KPP generuje Fortran 90, FORTRAN 77, C nebo Matlab kód pro integraci obyčejné diferenciální rovnice (ODR) vyplývající z mechanismů chemických reakcí.
  • Madagaskar, softwarový balíček open-source pro vícerozměrnou analýzu dat a reprodukovatelné výpočetní experimenty.
  • mlpack je knihovna open-source pro strojové učení, která poskytuje jednoduché a konzistentní API a využívá funkce jazyka C ++ k zajištění maximálního výkonu a flexibility
  • Příkazový jazyk NCAR je tlumočený jazyk určený speciálně pro vědecké účely analýza dat a vizualizace.
  • O-Matrix - maticový programovací jazyk pro matematiku, strojírenství, vědu a finanční analýzu.
  • OptimJ je matematický modelovací jazyk založený na jazyce Java pro popis a řešení složitých problémů pro rozsáhlou optimalizaci.
  • Datový jazyk Perl,[22][23] také známý jako PDL, rozšíření pole do Perl ver.5, slouží k manipulaci s daty, statistikám, numerické simulaci a vizualizaci.
  • Krajta[24][25] se známými vědeckými výpočetními balíčky: NumPy, SymPy a SciPy.[26][27][28]
  • R je široce používaný systém se zaměřením na manipulaci s daty a statistiku, který implementuje S Jazyk.[29] K dispozici je mnoho doplňkových balíčků (svobodný software, GNU Licence GPL ).
  • SAS,[30] systém softwarových produktů pro statistiku. Zahrnuje SAS / IML,[31] maticový programovací jazyk.
  • VisSim je vizuální blokové schéma jazyk pro simulaci nelineárních dynamických systémů a vestavěný vývoj založený na modelech. Jeho rychlý modul ODE podporuje simulaci složitých rozsáhlých modelů v reálném čase. Vysoce účinný generátor kódu s pevným bodem umožňuje cílení na levné vestavěné procesory s pevným bodem.
  • Wolfram jazyk který se používá v mnoha technologiích Wolfram, jako je Mathematica a Wolframův mrak
  • Světový programovací systém (WPS), podporuje míchání Krajta, R a SAS jazyky v programu pro jednoho uživatele pro statistickou analýzu a manipulaci s daty
  • Yoricku je interpretovaný programovací jazyk určený pro numeriku, grafy a simulaci.

Historicky významné

  • Drahá stolní kalkulačka psáno pro TX-0 a PDP-1 na konci 50. nebo počátku 60. let.
  • S je programovací jazyk (založený na poli) se silnou numerickou podporou. R je implementace jazyka S.

Viz také

Reference

  1. ^ Quarteroni, A., Saleri, F., & Gervasio, P. (2006). Vědecké výpočty s MATLAB a Octave. Berlín: Springer.
  2. ^ Gander, W. a Hrebíček, J. (ed.). (2011). Řešení problémů ve vědeckých výpočtech pomocí Maple a Matlab®. Springer Science & Business Media.
  3. ^ Barnes, B., & Fulford, G. R. (2011). Matematické modelování s případovými studiemi: přístup diferenciálních rovnic pomocí Maple a MATLAB. Chapman and Hall / CRC.
  4. ^ David Ramel (08.05.2018). „Open Source, Cross-Platform ML.NET Simplifies Machine Learning - Visual Studio Magazine“. Časopis Visual Studio. Citováno 2018-05-10.
  5. ^ Kareem Anderson (09.05.2017). „Microsoft představuje platformu strojového učení pro více platforem ML.NET“. Na MSFT. Citováno 2018-05-10.
  6. ^ Bunks, C., Chancelier, J. P., Delebecque, F., Goursat, M., Nikoukhah, R., & Steer, S. (2012). Inženýrské a vědecké výpočty se Scilabem. Springer Science & Business Media.
  7. ^ Thanki, R. M. a Kothari, A. M. (2019). Digitální zpracování obrazu pomocí SCILAB. Springer International Publishing.
  8. ^ Maeder, R. E. (1991). Programování v matematice. Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc.
  9. ^ Stephen Wolfram. (1999). Kniha MATHEMATICA®, verze 4. Cambridge University Press.
  10. ^ Shaw, W. T. a Tigg, J. (1993). Applied Mathematica: Začínáme, dokončujeme. Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc.
  11. ^ Marasco, A., a Romano, A. (2001). Vědecké výpočty s Mathematica: Matematické problémy pro obyčejné diferenciální rovnice; s CD-ROM. Springer Science & Business Media.
  12. ^ Zimmermann, P., Casamayou, A., Cohen, N., Connan, G., Dumont, T., Fousse, L., ... & Bray, E. (2018). Výpočetní matematika se SageMath. SIAM.
  13. ^ Wagner III, W. E. (2019). Používání statistik IBM® SPSS® pro výzkumné metody a statistiky sociálních věd. Sage publikace.
  14. ^ Pollock III, P. H., & Edwards, B. C. (2019). Společník IBM® SPSS® na politickou analýzu. Cq Press.
  15. ^ Babbie, E., Wagner III, W. E., & Zaino, J. (2018). Dobrodružství v sociálním výzkumu: Analýza dat pomocí statistik IBM SPSS. Sage publikace.
  16. ^ Aldrich, J. O. (2018). Používání statistik IBM® SPSS®: Interaktivní praktický přístup. Sage publikace.
  17. ^ Stehlik-Barry, K., & Babinec, A. J. (2017). Analýza dat pomocí IBM SPSS Statistics. Packt Publishing Ltd.
  18. ^ Ch Scientific Numerical Computing
  19. ^ Bezanson, J., Edelman, A., Karpinski, S., & Shah, V. B. (2017). Julia: Nový přístup k numerickým výpočtům. SIAM Review, 59 (1), 65-98.
  20. ^ Bezanson, J., Karpinski, S., Shah, V. B. a Edelman, A. (2012). Julia: Rychlý dynamický jazyk pro technické výpočty. arXiv předtisk arXiv: 1209,5145.
  21. ^ Gumley, L. E. (2001). Praktické programování IDL. Elsevier.
  22. ^ Christiansen, T., Wall, L. a Orwant, J. (2012). Programování Perl: Bezkonkurenční výkon pro zpracování textu a skriptování. „O'Reilly Media, Inc.“.
  23. ^ Srinivasan, S. (1997). Pokročilé programování perl. „O'Reilly Media, Inc.“.
  24. ^ Van Rossum, G. (2007, červen). Programovací jazyk Python. Na výroční technické konferenci USENIX (sv. 41, s. 36).
  25. ^ Sanner, M. F. (1999). Python: programovací jazyk pro integraci a vývoj softwaru. J Mol Graph Model, 17 (1), 57-61.
  26. ^ Jones, E., Oliphant, T., & Peterson, P. (2001). SciPy: Open source vědecké nástroje pro Python.
  27. ^ Bressert, E. (2012). SciPy a NumPy: přehled pro vývojáře. „O'Reilly Media, Inc.“.
  28. ^ Blanco-Silva, F. J. (2013). Učení SciPy pro numerické a vědecké výpočty. Packt Publishing Ltd.
  29. ^ Ihaka, R., & Gentleman, R. (1996). R: jazyk pro analýzu dat a grafiku. Journal of computational and graphical statistics, 5 (3), 299-314.
  30. ^ Khattree, R., & Naik, D. N. (2018). Aplikovaná statistika s více proměnnými se softwarem SAS. SAS Institute Inc.
  31. ^ SAS / IML