UFW3601 Programming for Physicists

Faculty of Philosophy and Science in Opava
Winter 2011
Extent and Intensity
0/2/0. 3 credit(s). Type of Completion: z (credit).
Teacher(s)
RNDr. Pavel Bakala, Ph.D. (seminar tutor)
doc. RNDr. Stanislav Hledík, Ph.D. (seminar tutor)
Guaranteed by
doc. RNDr. Stanislav Hledík, Ph.D.
Centrum interdisciplinárních studií – Faculty of Philosophy and Science in Opava
Prerequisites (in Czech)
UFAF508 Programming in C-language || UFBL124 Programming in the C Language
Course Enrolment Limitations
The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
fields of study / plans the course is directly associated with
Course objectives (in Czech)
Seznamuje se ze základními numerickými metodami používanými ve fyzice. Programovacím jazykem je C, Fortran 77 nebo 90. Sylabus: Seznámení s vývojovým prostředím I. Základy OS Unixového typu (Linux), shell (bash), práce s příkazovou řádkou. Volba editoru. Překladač gcc, g77, jeho základní volby, oddělený překlad. Nástroj pro management překladu make, nástroj pro udržování verzí RCS. Reprezentace čísel v počítači a počítačová aritmetika. Dekadická, binární, oktalová a hexadecimální reprezentace. Paměť počítače. Reprezentace znaménkových a bezznaménkových celých čísel. Reprezentace čísel s plovoucí desetinnou čárkou (floating-point numbers). IEEE standard. Zaokrouhlování, aritmetické operace, výjimky. Chyba a přesnost. Stabilita výpočtu. Konstrukce jazyka C a Fortran důležité pro numeriku. Organizace programu a řídicí struktury. Práce s knihou Press W.H. et al. Řešení lineárních algebraických rovnic. Gaussova-Jordanova eliminace. Gaussova eliminace se zpětnou substitucí. LU dekompozice. Řešení pro některé speciální tvary matice. Interpolace a extrapolace. Polynomiální interpolace a extrapolace. Racionální interpolace a extrapolace. Numerická integrace. Klasické formule (otevřené, uzavřené, polootevřené) a algoritmy (lichoběžníkové, Simpsonovo pravidlo). Nevlastní integrály. Vícerozměrné integrály. Integrace jako speciální případ řešení obyčejných diferenciálních rovnic. Řešení nelineárních algebraických rovnic, hledání extrémů. Bracketing a bisekce. Metoda sečen. Newtonova-Raphsonova metoda. Kořeny polynomů. Obyčejné diferenciální rovnice. Problém počátečních hodnot vs. Two-point boundary problem. Metoda Runge-Kutta. Metody s fixním a adaptivním krokem. Metoda Bulirschova-Stoerova. Two-point Boundary Value Problem. Metoda nástřelu (shooting method). Relaxační metoda. Rychlá Fourierova transformace (FFT) a její aplikace. Fourierova transformace diskrétně vzorkovaných dat. Nyquistova kritická frekvence, vzorkovací teorém, aliasing. Komplexní FFT, FFT reálných funkcí, sinová a kosinová transformace. Vícerozměrná FFT. Konvoluce a dekonvoluce. Korelace a autokorelace. Filtrování. Wavelety. Parciální diferenciální rovnice. Cauchyův problém (pro hyperbolické a parabolické rovnice), hraniční problém (pro eliptické rovnice). Cauchyův problém se zachováním toku. Von Neumannova analýza stability. Difúzní rovnice, Schrödingerova rovnice. Metoda Fourierova a metoda cyklické redukce pro hraniční problém. Vývojové prostředí II. Nástroj lint. Ladění pomocí debuggeru gdb. Profiling. Testování.
Language of instruction
Czech
Further Comments
The course can also be completed outside the examination period.
The course is also listed under the following terms Winter 1993, Winter 1994, Winter 1995, Winter 1996, Winter 1997, Winter 1998, Winter 1999, Winter 2000, Winter 2001, Winter 2002, Winter 2003, Winter 2004, Winter 2005, Winter 2006, Winter 2007, Winter 2008, Winter 2009, Winter 2010, Winter 2012, Winter 2013, Winter 2014, Winter 2015, Winter 2016, Winter 2017, Winter 2018, Winter 2019, Winter 2020, Winter 2021, Winter 2022, Winter 2023.
  • Enrolment Statistics (Winter 2011, recent)
  • Permalink: https://is.slu.cz/course/fpf/winter2011/UFW3601