Awesome scientific computing

Awesome Scientific Computing ¶

> 科学计算和数值分析的有用资源.

科学计算和数值分析是旨在提供 在科学的帮助下解决来自各个科学领域的大规模问题的方法 电脑. 典型问题是常微分方程和偏微分方程（ODE， PDEs），它们的离散化，以及由以下问题引起的线性代数问题的解 them.

Basic linear algebra¶

• BLAS - 用于执行基本向量和矩阵运算的标准构建块. （Fortran，公共领域， GitHub)
• OpenBLAS - 基于GotoBLAS2优化的BLAS库. （C 和汇编，BSD， GitHub)
• BLIS - 类似于 BLAS 的高性能密集线性代数库. (C, BSD, GitHub)
• LAPACK - 求解线性方程组、线性最小二乘法、特征值问题等的例程. (Fortran, BSD, GitHub)
• Eigen - 用于线性代数的 C++ 模板库. （C++，MPL 2， GitLab)
• Ginkgo - 高性能众核线性代数库，专注于稀疏系统. (C++, BSD, GitHub)
• blaze - 用于密集和稀疏算术的高性能 C++ 数学库. (C++, BSD, 比特桶)

Multi-purpose toolkits¶

• PETSc - 由 PDE 建模的科学应用程序的并行解决方案. (C, 2-clause BSD, GitLab)
• DUNE Numerics - 使用基于网格的方法求解偏微分方程的工具箱. (C++, GPL 2, GitLab)
• SciPy - 用于统计、优化、集成、线性代数等的 Python 模块. （Python，主要是 BSD， GitHub)
• NumPy - 使用 Python 进行科学计算所需的基础包. （蟒蛇，BSD， GitHub)
• DifferentialEquations.jl - 用于数值求解不同类型微分方程的工具箱. （朱莉娅，麻省理工学院， GitHub)

Finite Elements¶

• FEniCS - 用 Python 和 C++ 求解偏微分方程的计算平台. （C++/Python，LGPL 3， GitHub/Bitbucket)
• libMesh - 使用非结构化离散化的 PDE 数值模拟框架. （C++，LGPL 2.1， GitHub)
• deal.II - 支持创建有限元代码的软件库. （C++，LGPL 2.1， GitHub)
• Netgen/NGSolve - 高性能多物理场有限元软件. （C++，LGPL 2.1， GitHub)
• Firedrake - 使用有限元法求解偏微分方程的自动化系统. （蟒蛇，LGPL 3， GitHub)
• MOOSE - 多物理场面向对象仿真环境. （C++，LGPL 2.1， GitHub)
• MFEM - 用于有限元方法的免费、轻量级、可扩展的 C++ 库. (C++, BSD-3-Clause, GitHub)
• SfePy - Python 中的简单有限元. （蟒蛇，BSD， GitHub)
• FreeFEM - 高级多物理场-多网格有限元语言. (C++, LGPL, GitHub)
• libceed - 高效可扩展离散化代码. (C, 2-clause BSD, GitHub)
• scikit-fem - 简单的有限元装配器. （Python、BSD/GPL、GitHub）

Meshing¶

Triangular and tetrahedral meshing¶

• Gmsh - 具有预处理和后处理设施的三维有限元网格生成器. (C++, GPL, GitLab)
• pygmsh - Gmsh 的 Python 接口. （Python、GPL 3、GitHub）
• MeshPy - 优质的三角形和四面体网格生成. （蟒蛇，麻省理工学院， GitHub)
• CGAL - 计算几何算法. （C++，混合 LGPL/GPL， GitHub)
• pygalmesh - 用于 CGAL 的 3D 网格划分功能的 Python 接口. （Python、GPL 3、GitHub）
• TetGen - 优质四面体网格生成器和 3D Delaunay 三角剖分器. （C++，AGPLv3）
• Triangle - 二维质量网格生成器和 Delaunay 三角剖分器. （C，非自由软件）
• distmesh - 用于非结构化三角形和四面体网格的简单生成器. （MATLAB，GPL 3）
• trimesh - 加载和使用三角形网格，重点是水密表面. （蟒蛇，麻省理工学院， GitHub)
• dmsh - 受 distmesh 启发的非结构化三角形网格的简单生成器. （Python，专有，GitHub）
• TetWild - 为三角形表面网格生成四面体网格. (C++, GPL 3, GitHub)
• TriWild - 具有曲线约束的稳健三角测量. （C++，MPL 2， GitHub)
• fTetWild - 与 TetWild 相同，但速度更快. （C++，MPL 2， GitHub)
• SeismicMesh - 平行 2D/3D 三角形/四面体网格生成，去除条子. （Python 和 C++，GPL 3，GitHub）

Quadrilateral and hexahedral meshing¶

• QuadriFlow - 来自三角测量的可扩展且强大的四边形测量. (C++, BSD, GitHub)

Mesh tools¶

• meshio - 各种网格格式的 I/O，文件转换. （Python、麻省理工学院、GitHub）
• MOAB - 表示和评估网格数据. （C++，主要是 LGPL 3， Bitbucket)
• optimesh - 三角网格平滑. （Python，专有，GitHub）
• pmp-library - 多边形网格处理库. （C++，麻省理工学院与雇主免责声明， GitHub)
• Mmg - 用于重新划分网格的强大、开源和多学科软件. （C，LGPL 3， GitHub)
• meshplex - 单纯形网格的快速工具. （Python，专有，GitHub）

Data formats¶

• NetCDF - 面向阵列的科学数据的软件库和数据格式. （C/C++/Fortran/Java/Python，自定义开源 许可, GitHub)
• HDF5 - 用于存储和管理数据的数据模型、库和文件格式. (C/Fortran, BSD, GitHub)
• XDMF - 高性能计算代码数据的可扩展数据模型和格式. (C++, GitLab)
• Zarr - 用于存储分块、压缩、N 维数组的格式. （蟒蛇，麻省理工学院， GitHub)

Sparse linear solvers¶

• SuperLU - 大型、稀疏、非对称线性方程组的直接解. （C，主要是 BSD， GitHub)
• PyAMG - Python 中的代数多重网格求解器. （蟒蛇，麻省理工学院， GitHub)
• hypre - 高性能预调节器和求解器库. （C，Apache 2.0/麻省理工学院， GitHub)

Visualization¶

• ParaView - 基于VTK的多平台数据分析和可视化应用. (C++, BSD, GitLab)
• VTK - 处理图像并创建 3D 计算机图形. (C++, BSD, GitLab)
• Mayavi - Python 中的 3D 科学数据可视化和绘图. （蟒蛇，BSD， GitHub)
• Polyscope - 用于 3D 几何处理的查看器和用户界面. （C++，麻省理工学院， GitHub)
• PyVista - 通过 VTK 的简化界面进行 3D 绘图和网格分析. （蟒蛇，麻省理工学院， GitHub)
• vedo - 基于 VTK 的 3D 对象的科学分析和可视化库. （蟒蛇，麻省理工学院， GitHub)
• yt - 用于体积数据分析和可视化的工具包. （蟒蛇，BSD， GitHub)
• F3D - 具有科学可视化工具的跨平台、快速且简约的 3D 查看器. (C++, BSD, GitHub)
• TTK - 拓扑数据分析和可视化. (C++/Python, BSD, GitHub)
• morphologica - 仅标头的现代 OpenGL 代码可在运行时可视化数值模拟. （C++、阿帕奇 2.0、GitHub）

Other libraries and tools¶

• FFTW - 一维或多维离散傅里叶变换，任意输入大小，实数和复数. （C，GPL2， GitHub)
• Qhull - 凸包、Delaunay 三角剖分、Voronoi 图、关于点的半空间交集等. (C/C++, custom open source license, GitHub)
• GSL - 随机数生成器、特殊函数和最小二乘拟合等. （C/C++，GPL 3， Savannah)
• OpenFOAM - 免费、开源的 CFD（计算流体动力学）软件. (C++, GPL 3, GitHub)
• quadpy - Python 中的数值积分（正交、立方）. （Python，专有，GitHub）
• FiPy - 有限体积 PDE 求解器. （Python，[自定义开源 许可证]（https://www.nist.gov/open/copyright-fair-use-and-licensing-statements-srd-data-software-and-technical-series-publications）， GitHub)
• accupy - Python 的准确求和和点积. （Python、GPL 3、GitHub）
• SLEPc - Scalable Library for Eigenvalue Problem Computations. (C, 2-clause BSD, GitLab)
• Chebfun - 计算精度约为 15 位数字的函数. （MATLAB，BSD， GitHub)
• pyMOR - 使用 Python 减少模型订单. (Python, 2-clause BSD, GitHub)
• cvxpy - 凸优化问题的建模语言. （蟒蛇，阿帕奇2.0， GitHub)
• PyWavelets - Python 中的小波变换. （蟒蛇，麻省理工学院， GitHub)
• NFFT - 非等空间快速傅立叶变换. （C/MATLAB，GPL 2， GitHub)
• preCICE - 用于分区多物理仿真（FSI、CHT 等）的耦合库. （C++，LGPL 3， GitHub)
• orthopy - 有效地计算正交多项式. （Python，专有，GitHub）
• pyGAM - Python 中的广义加法模型. （蟒蛇，阿帕奇2.0， GitHub)
• Dedalus - 用谱法求解偏微分方程. （蟒蛇，GPL 3， GitHub)
• PyGMO - 大规模并行优化. （Python/C++，MPL 2， GitHub)
• shenfun - 用于光谱 Galerkin 方法的高性能 Python 库. （蟒蛇，BSD-2， GitHub)
• PyDMD - Python 中的动态模式分解 (DMD). （Python、麻省理工学院、GitHub）
• HPDDM - 域分解方法的高性能统一框架. （C++，LGPL 3，GitHub）

Community¶

• SciComp StackExchange - StackExchange 网络上的计算科学.
• Wolfgang Bangerth's video class - MATH 676：科学计算中的有限元方法.
• Nick Higham's blog - 主要是关于 MATLAB，一般计算建议.
• Nick Trefethen's Video Lectures - 36 个关于逼近理论/实践和科学计算的视频讲座.
• John D. Cook's blog - 科学计算的壮举.
• Jack Dongarra's software list - 用于解决线性代数问题的免费软件列表.
• NA Digest - 收集与数值分析相关的主题的文章和实践者.
• Gabriel Peyré on Twitter - 每天一条关于计算数学的推文.
• Discord: Numerical Software - 数字软件上的 Discord 消息服务器.