图灵教育 代码本色:用编程模拟自然系统

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[美] Daniel Shiffman 著 著,周晗彬 译
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店铺: 人民邮电出版社官方旗舰店
出版社: 人民邮电出版社
ISBN:9787115369475
商品编码:1809337191
包装:平装
开本:16开
出版时间:2015-07-01

具体描述


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书名:代码本色:用编程模拟自然系统

【叶劲峰作序推荐!带你亲身体验代码与自然的完美结合!】

上市日期:2014.12.09

书号:9787115369475

定价:99.00

出版社:人民邮电出版社

[] Daniel Shiffman

译 周晗彬

页码:424

编辑推荐:

怎么通过软件捕捉自然界难以捉摸的演进和突变?

理解物理世界背后的数学原理对我们创造数字世界有多大帮助?

本书介绍了用计算机模拟自然系统涉及的编程策略与技术,涵盖了基本的数学和物理概念,以及可视化地展示模拟结果所需的高级算法。读者将从构建基本的物理引擎开始,一步一步地学习如何创建智能移动的物体和复杂的系统,为进一步探索生成设计奠定基础。相关的知识点包括力、三角、分形、细胞自动机、自组织和遗传算法。本书的示例使用基于Java的开源语言及开发环境Processing编写。本书网站(http://www.natureofcode.com)上的示例是在浏览器中通过Processing模式运行的。

作为纽约大学Tisch艺术学院Nature of Code课程主讲老师,Daniel集合了多年开发和教学经验,希望借由此书让大家真正了解如何用代码模拟自然现象。


内容介绍

内容简介:

本书由纽约大学Nature of Code课程老师Daniel Shiffman写就,是一本借助开源语言Processing全面介绍如何用代码模拟自然世界的学习指南。作者从模拟无生命物体、活物、智能系统三个层面,从手工编写Processing代码到使用现有的物理函数库模拟高级而复杂的行为,利用有趣的事例渐进式介绍了算法和模拟方面的高级编程策略和技术。主要内容涉及向量、力、粒子系统、三角函数、自治智能体、细胞自动机、分形、遗传算法和人工神经网络。


《代码本色:用编程模拟自然系统》由纽约大学Nature of Code课程老师Daniel Shiffman写就,是一本借助开源语言Processing全面介绍如何用代码模拟自然世界的学习指南。作者从模拟无生命物体、活物、智能系统三个层面,从手工编写Processing代码到使用现有的物理函数库模拟高级而复杂的行为,利用有趣的事例渐进式介绍了算法和模拟方面的高级编程策略和技术。主要内容涉及向量、力、粒子系统、三角函数、自治智能体、细胞自动机、分形、遗传算法和人工神经网络。 《代码本色:用编程模拟自然系统》适合游戏设计师、好学的程序员、物理学爱好者及所有对计算机模拟和互动编程感兴趣的人学习参考。

作者介绍

作者简介:

Daniel Shiffman

纽约大学Tisch艺术学院助理艺术教授,Nature of Code便是其主讲课程之一。多年来,他一直用Processing这门艺术家友好型开源语言开发教程、教学示例和代码库,拥有丰富的算法和应用教学经验。另外,其著作Learning Processing: A Beginner's Guide to Programming Images, Animation, and Interaction亦广受读者好评。更多信息请访问shiffman.netnatureofcode.com

译者简介:

周晗彬

 高级软件工程师,毕业于华中科技大学,主要兴趣集中在移动应用和手机游戏方面,现就职于某互联网公司从事手游开发。


媒体评论

媒体评论:

 “自然现象的模拟技术可以应用于程序式建模(如地形、植物)、程序式动画(如粒子特效、云层变化)、游戏逻辑(如刚体物理)、人工智能(如非玩家角色的移动)……这本书作为这个领域的入门书籍,使用了简易的Processing编程语言作为例子,非专业程序员也会很容易理解。”

——叶劲峰 知名游戏程序员《游戏引擎架构》译者

“我最近读到一本好书——《代码本色:用编程模拟自然系统》,它介绍了如何用软件工具来更好地理解自然界中事物的交互方式。从钟摆的摆动,到其间粒子不断交互的粒子系统,再到鸟群繁殖的一般模式,Shiffman利用动画和可视化一步步带我们轻松理解模拟与周围世界。”

——谷歌软件工程师Luis Ibá?ez

“很多编程书读起来味同嚼蜡,大多数的编程课程同样枯燥无趣。这本书却是趣味横生。每一章都快速全面地介绍一个有趣主题,而这些主题介绍得还相当深入。遗传算法、神经网络,等等,哇!这些主题通常一个就需要至少一本书的篇幅来讲解。本书给出了我目前所知最深入浅出的数学解释。”

——一位从事编程20余年的程序员

2012年春天,我在NYU ITP读研究生时上过Daniel ShiffmanNature of Code课,渐进式学习了他讲授的全部内容,现在重读这本书更是让我惊叹。我会向任何对运动、物理、可编程艺术、游戏等感兴趣的人强烈推荐这本书。……总之,这本书绝对值得一读,所有艺术家/设计师/码农的书架上都应该有一本!”

——纽约大学Nature of Code课程学生

“很久很久以前,我在Director中用LingoShockwave游戏编程。那时,我经常在深夜花费大量时间,上网搜寻关于‘转动惯量’之类的文章,最后写出的代码经常是超级繁琐而且缺陷很多。……而在阅读这本书五分钟之后,我得到的‘啊哈,原来应该这么实现’的顿悟,比当初五年的钻研所得到的还要多!”

——资深Shockwave游戏设计师

目录

目录

第0章 引言 1

0.1 随机游走 1

0.2 随机游走类 2

0.3 概率和非均匀分布 6

0.4 随机数的正态分布 9

0.5 自定义分布的随机数 12

0.6 Perlin噪声(一种更平滑的算法) 14

0.6.1 映射噪声 16

0.6.2 二维噪声 18

0.7 前进 21

第1章 向量 23

1.1 向量 24

1.2 Processing中的向量 26

1.3 向量的加法 28

1.4 更多的向量运算 31

1.4.1 向量的减法 32

1.4.2 向量加减法的运算律 33

1.4.3 向量的乘法 34

1.4.4 更多的向量运算律 36

1.5 向量的长度 36

1.6 单位化向量 38

1.7 向量的运动:速度 39

1.8 向量的运动:加速度 43

1.9 静态函数和非静态函数 47

1.10 加速度的交互 49

第2章 力 54

2.1 力和牛顿运动定律 54

2.1.1 牛顿第一运动定律 54

2.1.2 牛顿第三运动定律 55

2.1.3 牛顿第三运动定律(从Processing的角度表述) 56

2.2 力和Processing的结合:将牛顿第二运动定律作为一个函数 57

2.3 力的累加 58

2.4 处理质量 59

2.5 制造外力 61

2.6 地球引力和力的建模 65

2.7 摩擦力 67

2.8 空气和流体阻力 70

2.9 引力 75

2.10 万有引(斥)力 83

第3章 振荡 86

3.1 角度 86

3.2 角运动 88

3.3 三角函数 92

3.4 指向运动的方向 93

3.5 极坐标系和笛卡儿坐标系 96

3.6 振荡振幅和周期 98

3.7 带有角速度的振荡 101

3.8 波 104

3.9 三角函数和力:钟摆 107

3.10 弹力 114

第4章 粒子系统 122

4.1 为什么需要粒子系统 122

4.2 单个粒子 123

4.3 使用ArrayList 127

4.4 粒子系统类 132

4.5 由系统组成的系统 134

4.6 继承和多态的简介 136

4.7 继承基础 138

4.8 用继承实现粒子类 142

4.9 多态基础 144

4.10 用多态实现粒子系统 145

4.11 受力作用的粒子系统 147

4.12 带排斥对象的粒子系统 151

4.13 图像纹理和加法混合 156

第5章 物理函数库 160

5.1 Box2D及其适用性 161

5.2 获取Processing中的Box2D 162

5.3 Box2D基础 163

5.3.1 SETUP 164

5.3.2 DRAW 164

5.3.3 Box2D世界的核心元素 164

5.4 生活在Box2D的世界 165

5.5 创建一个Box2D物体 167

5.5.1 第1步:定义一个物体 167

5.5.2 第2步:设置物体的定义 168

5.5.3 第3步:创建物体 168

5.5.4 第4步:为物体的初始状态设置其他属性 169

5.6 三要素:物体、形状和夹具 169

5.6.1 第1步:定义形状 169

5.6.2 第2步:创建夹具 169

5.6.3 第3步:用夹具将形状连接到物体上 170

5.7 Box2D和Processing的结合 171

5.7.1 第1步:在主程序(即setup()和draw()函数)中添加Box2D 173

5.7.2 第2步:建立Processing盒子对象和Box2D物体对象之间的联系 173

5.8 固定的Box2D对象 176

5.9 弯曲的边界 177

5.9.1 第1步:定义一个物体 177

5.9.2 第2步:定义形状 177

5.9.3 第3步:配置形状 177

5.9.4 第4步:使用夹具将形状连接到物体上 178

5.10 复杂的形状 180

5.11 Box2D关节 186

5.11.1 步骤1:确保有两个物体 189

5.11.2 步骤2:定义关节 189

5.11.3 步骤3:配置关节的属性 190

5.11.4 步骤4:创建关节 190

5.12 回到力的话题 195

5.13 碰撞事件 196

5.13.1 步骤1:Contact对象,你能否告诉我哪两个物体发生了碰撞 198

5.13.2 步骤2:夹具对象,你能否告诉我你连接在哪个物体上 198

5.13.3 步骤3:物体,你能否告诉我你连接在哪个粒子对象上 198

5.14 小插曲:积分法 200

5.15 toxiclibs的Verlet Physics物理库 202

5.15.1 获取toxiclibs 203

5.15.2 VerletPhysics的核心元素 203

5.15.3 toxiclibs中的向量 203

5.15.4 构建toxiclibs的物理世界 204

5.16 toxiclibs中的粒子和弹簧 205

5.17 整合代码:一个简单的交互式弹簧 207

5.18 相连的系统I:绳子 209

5.19 相连的系统II:力导向图 211

5.20 吸引和排斥行为 214

第6章 自治智能体 218

6.1 内部的力 218

6.2 车辆和转向 219

6.3 转向力 220

6.4 到达行为 226

6.5 你的意图:所需速度 229

6.6 流场 231

6.7 点乘 236

6.8 路径跟随 239

6.9 多段路径跟随 246

6.10 复杂系统 250

6.11 群体行为(不要碰到对方) 251

6.12 结合 256

6.13 群集 257

6.14 算法效率(为什么程序跑得这么慢) 263

6.15 最后的几个注意事项:优化技巧 265

6.15.1 长度的平方(或距离的平方) 266

6.15.2 正弦余弦查询表 266

6.15.3 创建不必要的PVector对象 267

第7章 细胞自动机 270

7.1 什么是细胞自动机 270

7.2 初等细胞自动机 271

7.3 如何编写初等细胞自动机 276

7.4 绘制初等CA 281

7.5 Wolfram分类 283

7.6 生命游戏 285

7.7 编写生命游戏 288

7.8 面向对象的细胞实现 292

7.9 传统CA的变化 294

第8章 分形 297

8.1 什么是分形 298

8.2 递归 300

8.3 用递归函数实现康托尔集 304

8.4 科赫曲线和ArrayList技术 306

8.5 树 313

8.6 L系统 320

第9章 代码的进化 327

9.1 遗传算法:启发自真实现象 327

9.2 为什么使用遗传算法 328

9.3 达尔文的自然选择 330

9.4 遗传算法,第一部分:创建种群 330

9.5 遗传算法,第二部分:选择 332

9.6 遗传算法,第三部分:繁殖 334

9.7 创建种群的代码 336

9.7.1 第1步:初始化种群 336

9.7.2 第2步:选择 338

9.7.3 第3步:繁殖 340

9.8 遗传算法:整合代码 342

9.9 遗传算法:创建自己的遗传算法 345

9.9.1 第1点:更改变量 345

9.9.2 第2点:适应度函数 346

9.9.3 第3点:基因型和表现型 348

9.10 力的进化:智能火箭 350

9.11 智能火箭:整合代码 354

9.12 交互式选择 360

9.13 生态系统模拟 363

9.13.1 基因型和表现型 366

9.13.2 选择和繁殖 367

第10章 神经网络 371

10.1 人工神经网络:导论和应用 372

10.2 感知器 374

10.3 用感知器进行简单的模式识别 376

10.4 实现感知器 377

10.5 转向感知器 383

10.6 还记得这是个“网络”吗 388

10.7 神经网络图 390

10.8 实现前馈动画 394

10.9 结语 400

参考文献 401

索引 404


在线试读

推荐序

我们在这个行星上已经生活了数十年,虽然不一定对这个世界的自然规律有深入的理解,但肯定已经习以为常。例如在足球比赛中,我们能欣赏到美妙的曲线任意球。如果足球在空中突然直角转向,我们一定会觉得很“不自然”。又例如,我们有时候能看到上千只鸟集体飞翔,它们并不是乱飞一通,而是按照某种规律组成不断变形的群体。如果它们互相碰撞而掉下来,我们很可能会怀疑它们是否生病,做出这些“不自然”的行为。

充满好奇心的人们,可以通过学习物理学、化学、生物学等学科去了解各种自然现象。但对于一些程序员、艺术家,他们除了希望对这些原理有所了解,还希望能在作品中模仿这些自然现象。

模仿、模拟等词汇意味着我们并不是要完整地复制自然世界,而是通过抽象、近似化等方式,获取当中我们认为重要的特性。例如,我们知道水是由水分子所组成,但肉眼看不到这么小的水分子,更常见的是水滴、容器中的水、海洋等。要模仿淋浴花洒的水流动态,我们可考虑以水滴为单位,逐一模拟它们以某初始速度射出,然后受地心引力影响而产生抛物线的移动路径。但要模仿海洋时,我们可能更关注它海面的波浪,而不是海面下巨量溶积的海水。在此情况下,我们可能会模拟海面上一些分布点的垂直运动,做出波浪起伏的效果。

或许读者(及正在考虑阅读本书的人)会问,为什么要用软件模拟这些自然现象呢?抛开职业、学业上的需要,我认为最简单的答案是,用程序编写这些现象本身就是很有趣的事情。编程不单能处理网页请求、计算账目、储存数据,原来还可以创造出富含自然现象的虚拟世界!

若以职业来考虑,游戏、动画、电影特效、视觉艺术等行业都会需要这方面的知识。例如在游戏方面,由于许多游戏都含有一个虚拟世界,这些自然现象的模拟技术可以应用于程序式建模(如地形、植物)、程序式动画(如粒子特效、云层变化)、游戏逻辑(如刚体物理)、人工智能(如非玩家角色的移动)等。在动画方面,虽然不需要能互动的虚拟世界,但为了视觉上的真实性也需要使用计算机实现各种自然现象,例如为了制作《冰雪奇缘》,迪士尼与加州大学洛杉矶分校就研究出一种模拟雪运动的新技术。

虽然本书书名含“代码”二字,却并不是只有程序员才能阅读。在国内游戏行业里有一句俗语:“不会美术的程序员不是好策划。”我们不必为自己的知识技能设限。刚刚在2014游戏开发者大会(中国)上,前同事Ken Wong就道出自己如何从一位概念美术师(参与作品《爱丽丝:疯狂回归》),退隐一年学习游戏编程及思考游戏设计,然后建立团队创作出获得苹果年度设计大奖的《纪念碑谷》。

这本书作为这个领域的入门书籍,使用了简易的Processing编程语言作为例子,非专业程序员也会很容易理解。但如果读者对编程真的完全没有概念,可以先读一些Processing入门书籍。由于本书涉猎甚广,若读本书后感到意犹未尽,除了可再读本书的参考文献,Texturing and Modeling, Third Edition: A Procedural Approach也是一个不错的选择。

叶劲峰
游戏程序员
2014年10月


《代码本色:用编程模拟自然系统》 一、 生命的韵律,代码的低语 你是否曾凝视过一片飘落的雪花,惊叹于其复杂而精致的几何结构?你是否曾观察过蚁群井然有序的迁徙,感叹于个体微小智慧汇聚成的宏大秩序?你是否曾沉醉于星辰大海的浩瀚,思考宇宙运行的深邃法则?自然界,以其无与伦比的创造力,编织了无数令人着迷的现象,从微观的粒子碰撞到宏观的星系演化,无不展现着令人惊叹的规律与模式。 《代码本色:用编程模拟自然系统》正是这样一本邀您一同探索的旅程。它不只是关于代码,更是关于如何倾听自然界的低语,并用编程的语言将其转化为可视、可感、可研究的模拟。我们相信,编程并非仅仅是冰冷的逻辑符号,它更是一种强大的表达工具,一种洞察世界的视角。当我们将算法的精妙与自然的鬼斧神工相结合,便能解锁理解宇宙运行方式的全新维度。 本书旨在打破技术与科学的界限,让每一个对自然奥秘充满好奇的读者,都能借由编程的力量,亲手构建属于自己的“自然乐园”。在这里,您将不再是被动地接受自然界的法则,而是成为其创造者与观察者,用代码去复现、去实验、去理解那些曾经让无数先贤为之倾倒的自然现象。 二、 从微观到宏观:代码模拟的广阔天地 本书将带领您深入探索编程模拟在不同尺度下的应用,从最基础的单元个体,到复杂庞大的系统,让您领略代码模拟的强大生命力。 群体行为的智慧: 想象一下,您将如何用代码模拟一群鸟儿在空中编队飞行,它们是如何在瞬息万变的空中保持队形,又如何避开障碍物的?我们将从简单的规则出发,逐步构建出逼真的群体行为模型。您将学习到“粒子系统”(Particle Systems)的概念,以及如何通过定义个体间的交互规则,来涌现出复杂的宏观行为。我们将探讨“遗传算法”(Genetic Algorithms)和“蚁群优化算法”(Ant Colony Optimization)等启发式算法,了解它们如何模拟生物进化和社会性昆虫的协作模式,解决现实世界中的复杂问题。您甚至可以尝试模拟股票市场的波动,理解市场参与者之间互动如何产生整体的价格趋势。 生态系统的动态: 一个森林,一个湖泊,一个珊瑚礁——这些都是充满活力的生态系统。我们将学习如何用编程来模拟这些生态系统中的生命循环、能量流动以及物种间的捕食与被捕食关系。您将接触到“元胞自动机”(Cellular Automata)这一强大的建模工具,通过定义简单单元格的状态转移规则,来模拟植物的生长、火灾的蔓延、疾病的传播,甚至是生命的起源。我们将深入探讨“Lotka-Volterra捕食者-猎物模型”等经典生态学模型,并用代码实现它们,观察不同种群数量随时间的变化,理解生态平衡的微妙之处。您甚至可以设计自己的虚拟生态环境,观察物种如何适应、竞争与共存。 物理世界的奇妙: 从落体的抛物线到行星的轨道,物理世界的规律可以用数学方程来精确描述。但如何将这些方程转化为生动、可视的模拟呢?本书将教会您如何使用编程来复现这些物理现象。您将学习“欧拉积分法”(Euler Integration)等数值积分方法,来求解微分方程,模拟物体的运动。我们将构建“牛顿引力模拟”,观察行星如何在引力的作用下相互绕转,甚至模拟黑洞的形成。您还可以尝试模拟“弹簧-质量系统”,观察振动的传播,理解波动的本质。本书还将介绍“粒子碰撞”的模拟,让您直观地理解动量守恒等物理定律。 复杂网络的演化: 从人际关系网到互联网,从神经元连接到社会经济体系,许多自然和社会现象都可以被抽象为复杂的网络。我们将学习如何用编程来构建、分析和模拟这些网络。您将接触到“图论”(Graph Theory)的基本概念,并学习如何使用数据结构来表示网络。我们将探讨“随机图模型”、“小世界网络”(Small-world Networks)和“无标度网络”(Scale-free Networks)等网络模型,并用代码实现它们,观察网络的演化规律。您还可以模拟信息的传播,了解网络结构如何影响信息的传播效率,甚至尝试模拟社交媒体上的病毒式传播。 三、 编程语言与工具:赋能您的创造力 本书将以一种易于上手且功能强大的编程语言为主要载体,通过清晰的示例代码和逐步深入的讲解,引导您掌握编程模拟的技巧。我们注重代码的可读性、复用性和效率,并鼓励您根据自己的兴趣进行扩展和创新。 核心概念的解析: 我们将从最基础的编程概念讲起,例如变量、数据类型、控制流、函数等,并将其与自然模拟的需求相结合。您将理解如何用代码来表示自然界的元素,如何定义它们的状态和行为,以及如何设计算法来驱动它们的互动。 可视化与交互: 模拟的魅力在于其可视化。本书将介绍如何利用各种图形库和可视化工具,将您的模拟结果以直观、生动的方式呈现出来。您将学会创建动态图表、粒子动画、场景渲染等,让您的模拟“活”起来。更重要的是,我们还将引导您构建交互式的模拟,让您能够实时调整参数,观察模拟的变化,从而加深理解。 从入门到精通的实践路径: 每一个章节都将包含精心设计的实践项目,从简单的“细胞生命”模拟,到复杂的“宇宙演化”场景。您将跟随代码一步步地构建出完整的模拟系统,并在实践中学习如何调试、优化和扩展。本书不仅提供代码,更提供思路,引导您如何将理论知识转化为实际的解决方案。 四、 不仅仅是代码:理解自然界的底层逻辑 《代码本色:用编程模拟自然系统》的价值远不止于掌握一门编程技术。通过模拟,您将: 培养科学思维: 模拟的过程本身就是一种科学研究的缩影。您将学习如何将复杂的自然现象抽象成模型,如何设计实验来验证假设,以及如何从数据中提取有价值的信息。这种思维方式将使您在面对任何问题时,都能以一种更加系统和严谨的方式去分析和解决。 提升问题解决能力: 模拟自然系统往往充满了挑战,您需要不断地思考如何简化模型,如何优化算法,如何处理涌现的意外情况。这些过程将极大地锻炼您的逻辑思维、分析能力和创新能力,让您成为一个更出色的问题解决者。 激发创造力与好奇心: 当您能够用代码创造出逼真的自然现象时,您将深刻体会到编程的无穷魅力。这种亲手创造的体验,不仅能满足您的好奇心,更能激发您探索更多未知领域的激情。您将不再仅仅是自然的旁观者,而是成为其有力的探索者和创造者。 构建对世界的深刻认知: 通过模拟,您将从全新的角度理解自然界的运行规律。您将看到,那些看似随机、混乱的现象背后,往往隐藏着深刻而优雅的数学原理。这种对世界底层逻辑的理解,将使您对周围的一切产生更加深刻的认知。 五、 谁适合阅读本书? 《代码本色:用编程模拟自然系统》适合所有对自然世界充满好奇,并希望通过编程来探索其奥秘的读者。无论您是: 初学编程的学生: 本书将为您提供一个独特而有趣的学习编程的途径,让您在实践中掌握核心概念。 对科学领域感兴趣的开发者: 您将学会如何将编程技术应用于生物学、物理学、生态学、社会科学等多个领域。 渴望深入理解自然规律的研究者: 本书将为您提供一种强大的工具,帮助您构建和验证您的理论模型。 对创造性表达充满热情的探索者: 您将能够用代码创造出属于自己的虚拟世界,并与人分享您的发现。 结语 自然界是灵感的源泉,代码是连接我们与自然的桥梁。当您翻开《代码本色:用编程模拟自然系统》,您将踏上一段激动人心的旅程,用代码的语言,去倾听生命的韵律,去解构宇宙的秩序,去创造属于您自己的自然传奇。让我们一起,用编程的力量,揭示自然系统中那最本真的“代码本色”。

用户评价

评分

《图灵教育 代码本色:用编程模拟自然系统》这个书名,立刻在我脑海中勾勒出一幅幅令人神往的画面。我一直觉得,自然界本身就是最伟大的编程作品,充满了精巧的设计和动态的算法。而这本书,则似乎为我们提供了一把钥匙,让我们能够用人类创造的编程语言,去窥探、去理解、甚至去重现自然界的那些令人惊叹的奇迹。我非常好奇,作者是如何将那些抽象的自然规律,转化为一行行有生命力的代码的。 我非常期待书中在“模拟”这个核心概念上的具体阐释。是会从一些非常基础的物理定律入手,比如粒子间的相互作用,还是会直接着眼于更复杂的生命系统,比如细胞的分裂和进化?我希望这本书能够提供一些清晰的流程和逻辑,让我们能够理解,从最简单的规则如何能够“涌现”出复杂而有序的自然现象。比如,模拟一个蚁群的行为,看似简单,但背后却隐藏着复杂的决策和协作机制,这正是我所期待在书中看到的。 这本书的题目中“代码本色”四个字,给我一种直觉,它不仅仅是关于如何写代码,更是关于代码如何“像”自然一样思考和运作。我希望书中能够引导读者去理解,编程中的“设计模式”、“算法复杂度”、“数据结构”等等概念,如何在模拟自然系统时发挥关键作用。或许书中会介绍一些“智能体”的编程方法,让每一个“代码个体”都能拥有自己的行为逻辑,最终构成一个生动的虚拟世界。 我一直认为,编程最迷人的地方在于它的创造性和探索性。这本书的书名,恰恰点出了这种特质。我希望这本书能够鼓励读者不仅仅是被动地阅读,更能主动地去修改、去实验、去创造。也许书中会提供一些“半成品”的模拟,让读者可以尝试调整参数,改变规则,看看自然系统会发生怎样的变化。这种动手实践的过程,往往比单纯的理论学习更能深入人心。 这本书的题目,让我感觉它不仅仅是一本技术类的图书,更是一本关于“理解世界”的哲学读物。我希望它能够教会我如何用一种全新的视角去看待自然,如何用编程的逻辑去解析那些曾经让我困惑的自然现象。我期待这本书能够成为我探索自然奥秘的得力助手,也让我更加热爱编程这门充满无限可能的艺术。

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《图灵教育 代码本色:用编程模拟自然系统》这个书名,在我看来,是一场代码与自然的奇妙邂逅。我一直认为,自然界的每一个细节,从微小的细胞到浩瀚的星系,都蕴含着一套精妙的“编程”逻辑。而这本书,仿佛为我们提供了一扇窗,让我们能够通过编程的语言,去解读、去理解、甚至去重塑这些自然界的“代码”。我非常好奇,作者将如何把那些抽象的物理定律、生物学原理,用生动的代码展现出来。 我特别期待书中能够深入探讨“模拟”的维度和层次。是从最基础的粒子相互作用开始,逐步构建出宏观的自然景象,还是直接聚焦于某个特定的自然系统,比如天气变化、动物迁徙,或者植物生长?我希望这本书能够提供一个清晰的框架,让我们理解,如何通过不同的算法和数据结构,去模拟出不同复杂程度的自然过程。例如,我很好奇,书中是否会介绍如何用代码来模拟一个分形图案,从而展现出大自然中普遍存在的自相似性。 这本书的名字中,“代码本色”这几个字,让我联想到,编程语言不仅仅是冰冷的指令集合,它能够拥有“生命力”,能够去反映、去映射真实的自然。我希望书中能够教会我,如何用代码去思考“动态性”、“随机性”以及“反馈机制”这些在自然界中无处不在的概念。例如,在模拟一个生态系统时,如何让“捕食者”和“猎物”的数量相互影响,形成一个动态的平衡,这正是我非常期待在书中学习到的。 对于我这种既对编程充满热情,又对自然世界充满好奇的读者来说,这本书的题目就像是为我量身定做。我希望书中不仅仅能提供技术上的指导,更能激发我对于科学探索的热情。我期待书中能有那种“豁然开朗”的时刻,当一段代码运行起来,屏幕上呈现出如同真实世界般流动的景象时,那种成就感和惊喜感是无与伦比的。 这本书给我一种感觉,它不仅仅是一本介绍编程技术的书,更是一本关于如何用编程的视角去观察和理解世界的书。我期待它能够成为我探索自然奥秘的向导,让我能够更深入地体会到代码的“本色”,以及自然界的无限魅力。

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这本书的封面设计就透露着一种严谨而又充满活力的气息。我常常在想,那些看似随机、无序的自然现象背后,是否隐藏着一套可计算、可预测的规则。而“代码本色”这个名字,恰恰点出了编程语言在揭示这些规则方面的核心作用。我很好奇,作者是如何将那些抽象的自然规律,转化为一行行可执行的代码的。书中是否会从一些非常基础的物理定律开始,比如牛顿力学,然后逐步搭建起更复杂的模型? 我特别关注书中在“模拟”这个概念上的处理。是像游戏开发那样,侧重于视觉的呈现和交互的流畅性,还是更偏向于科学研究的严谨性,关注数据的准确性和模型的可靠性?我希望能看到书中能够平衡这两者,既能让我们直观地感受到自然系统的动态变化,又能对模拟结果的科学性有一定的信心。比如,如果书中模拟了天气系统的形成,我希望它不仅仅是制作出漂亮的云朵和雨滴动画,更能体现出大气压、温度、湿度等关键因素的相互作用。 对于我来说,编程不仅仅是完成任务的工具,更是一种思考世界的方式。这本书的题目给我一种感觉,它可能会引导我们用一种全新的编程思维去理解自然。也许书中会介绍一些“涌现”的概念,也就是简单规则的组合如何产生复杂的整体行为,就像蚁群的集体智慧,或者鸟群的同步迁徙。我希望书中能提供一些引人深思的例子,让我们在编写代码的同时,也在重新审视我们所处的这个宏大而精妙的自然界。 我个人比较偏爱那些能够激发我独立思考和动手实践的书籍。这本书的名字让我联想到,它可能会鼓励读者去修改和扩展书中提供的代码,去尝试不同的参数,观察模拟结果的变化。这种探索性的学习方式,往往能带来更深刻的理解。我期待书中能够提供一些具有挑战性的练习题,或者是一些开放性的项目,让我们能够将所学的知识应用到更广泛的场景中。 这本书的名字“代码本色:用编程模拟自然系统”,本身就带有很强的吸引力。它暗示了代码不仅仅是冰冷的指令,它能够拥有“本色”,能够去映射和描绘我们赖以生存的自然世界。我希望能从书中学习到如何将抽象的数学模型,通过编程语言具象化,从而获得对自然现象更直观、更深刻的认识。这不仅仅是一本书,更像是一扇通往自然奥秘的编程之门。

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这本书的名字听起来就很有意思,"代码本色:用编程模拟自然系统"。我一直对自然界充满了好奇,从宏观的星系运转到微观的细胞分裂,总觉得背后隐藏着一套精妙的规律。而编程,这门逻辑严谨的语言,又似乎能够帮助我们窥探这些规律的本质。这本书的标题就完美地结合了我对这两者的兴趣。我猜想,它可能会带领读者一步步地探索如何运用代码去构建一个虚拟的自然世界,或许是从简单的粒子运动,到复杂的生态系统演化。 我非常期待书中能够展示一些令人惊叹的模拟案例。想象一下,用代码模拟出一片森林的生长,观察树木如何争夺阳光,动物如何捕食和被捕食,最终形成一个动态平衡的生态链。或者,更进一步,模拟整个星球的地质活动,火山喷发,板块漂移,甚至气候的变化。这样的模拟不仅能够加深我们对自然过程的理解,还能让我们看到编程的强大表现力。我希望书中能够提供清晰的代码示例,让我能够亲手去实现这些模拟,而不是仅仅停留在理论层面。 对于像我这样对编程和自然科学都有一定兴趣的读者来说,这本书提供了一个绝佳的学习平台。我特别想知道书中会涉及哪些编程语言和技术。是Python那样的通用语言,还是更专注于特定领域的工具?书中会介绍哪些算法和数据结构,才能有效地模拟复杂的自然现象?我期望书中能够深入浅出地讲解这些技术细节,让即使是初学者也能跟上节奏,同时也能给有经验的读者带来新的启发。 我脑海中浮现出书中可能包含的章节,也许会有关于“生命起源”的模拟,从简单的化学反应开始,逐步演化出复杂的生命体。又或许会探讨“宇宙演化”,模拟恒星的形成与死亡,星系的碰撞与融合。每一次模拟的背后,都是对自然规律的深刻洞察和巧妙的编程实现。我希望这本书能够提供一些前沿的研究方向,或者是一些尚未被充分挖掘的模拟应用,让我看到编程与科学结合的无限可能性。 这本书给我的感觉,就像是一次穿越自然奥秘的编程探险。我迫不及待地想知道,当代码的逻辑与自然的规律碰撞时,会激发出怎样的火花。这本书是否会挑战我们对自然世界的固有认知?它是否会提供新的视角来理解那些我们习以为常的现象?我期待它能成为一本既具有学术价值,又充满趣味性的读物,能够点燃我探索自然和编程的热情。

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看到《图灵教育 代码本色:用编程模拟自然系统》这个书名,我立刻联想到了一系列令人兴奋的可能性。我一直以来都觉得,编程语言所拥有的逻辑严谨性和强大的表达能力,是理解和探索自然界奥秘的绝佳工具。这本书的题目就仿佛在说,我们可以用代码来“书写”自然的“故事”,去“塑造”自然的“形态”。我非常好奇,作者是如何通过编程来捕捉那些在自然界中瞬息万变、又遵循特定规律的现象的。 我尤其期待书中能够深入探讨“模拟”的深度和广度。是否会涵盖从最基本的物理粒子运动,比如碰撞和引力,到更复杂的生物学现象,比如细胞生长和遗传变异,乃至宏观的生态系统 dynamics,如食物链和种群波动?我希望这本书能够提供一个循序渐进的学习路径,让读者能够逐步掌握构建这些复杂模拟所需的编程技巧和算法。我猜想,书中可能会用到一些经典的模拟算法,比如蒙特卡洛方法,或者一些用于建模动态系统的技术。 对于我来说,编程最大的魅力之一在于它的创造性。这本书的名字也暗示了这种创造性,通过代码去“模拟”自然。我希望能从书中学习到如何将抽象的科学概念,比如混沌理论、分形几何,或者简单的概率统计,转化为可运行的程序。我设想,书中可能会有大量的代码示例,并且这些代码不仅是功能的实现,更是一种艺术的展现,将自然之美用代码的形式呈现出来。 这本书可能会为那些对科学、编程以及两者结合感兴趣的读者提供一条全新的学习路径。我希望书中能够不仅仅停留在“如何做”的层面,更能引导我们去思考“为什么这样做”。例如,在模拟一个简单的天气模型时,书中是否会解释为什么选择特定的参数,这些参数又如何与真实的物理规律相对应?这种深层次的理解,对于建立对自然系统的整体认知至关重要。 我期待这本书能够打开我对于“代码”与“自然”之间关系的全新认知。我一直觉得,自然界的规律本身就是一种最精妙的“代码”。而我们通过学习编程,就是学会了另一种“语言”,去阅读、去理解、甚至去“改写”这种“代码”。这本书的题目,恰好捕捉到了这种共鸣,让我迫不及待地想去探索,代码的“本色”究竟如何展现出自然的“灵魂”。

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