【SciPy入門】科学技術計算の使い方

このページでは、Pythonの科学技術計算モジュール「SciPy」の使い方をサンプルコード付きで入門者向けに解説します。

SciPyとは

SciPyとは、Pythonで科学技術計算を効率的に行えるライブラリです。
このライブラリには、本格的な統計処理や画像処理などの機能が備わっています。
SciPyはNumPyという数値計算ライブラリ上で動作しているので計算時間は非常に高速で、NumPy配列と組み合わせやすくなっています。
基本的には、NumPyにない計算処理の機能をSciPyで補うような形で利用します。

Python + SciPyの環境構築

環境構築の概要

Windons上でPython環境を構築するやり方は、主に「公式インストーラ」と「Pythonパッケージ」を使う方法があります。
また、Pythonパッケージは、「WinPython」や「Anaconda」などいくつか種類があります。
Python自体にもバージョン2と3の2種類があります。

※UbuntuやRaspbian OSはデフォルトでPyhonがインストール済です。

Windows上の環境構築

Windows上で環境構築する場合は「WinPython」というPythonパッケージを使うのがお勧めです。
その主な理由は次の通りです。

①Pythonだけでなく「NumPy、SciPyなどのライブラリ」や「統合開発環境」も一括で導入できて便利
(※公式のインストーラだとライブラリや統合開発環境を後で入れる必要があり大変)

②ポータブルされているので、USBで持ち運び可能

詳細を以下に整理しました。

項目
バージョン Python2と3の違い
環境構築法・使い方①
(Pythonパッケージ)
WinPython編, Anaconda編, Python(x, y)編,
環境構築法・使い方②
(公式インストーラ)
Python2.7編, Python3.5編

環境構築に詰まった

環境構築がうまく行かない場合は、ブラウザ上ですぐに使える実行環境「Try Jupyter」や「ideone.com」を使ってみましょう。
ソフトのダウンロード、インストール、設定などは一切不要でfirefoxやchromeなどのブラウザでページを開くだけでSciPyのプログラムを実行できます。

統計処理

項目
区間推定 母平均(母分散が既知)

画像処理

項目
2値化 単純二値化
周波数解析 FFTでスペクトラム強度解析

制御工学

古典制御

項目

現代制御

項目
状態空間 状態方程式

スライディングモード

項目
切換超平面の設計
コントローラの設計
実行 極配置法

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