Vědecké výpočty v Pythonu (LS 25/26)

Repozitář obsahuje výkladové notebooky, týdenní úkoly a navazující materiály k předmětu Vědecké výpočty v Pythonu pro běh letního semestru 2025/2026 (LS 25/26).

Harmonogram, organizační informace a deadliny jsou na LMS.

Repozitář můžete otevřít přímo v GitHub Codespaces:

Po vytvoření prostředí:

1. Automaticky se vytvoří .venv a doinstalují se závislosti z .devcontainer/requirements-week11.txt.
2. Zaregistruje se Jupyter kernel Python (vvp .venv).
3. V prostředí Jupyter notebooků používejte tento kernel.

• Week_01 až Week_13: výkladové notebooky a týdenní úkoly (XX_ukoly.ipynb).
• DU1.ipynb až DU5.ipynb: samostatné domácí úkoly.
• .devcontainer/: konfigurace pro Codespaces / VS Code Dev Containers.

• 01a_git.ipynb: základy Git workflow.
• 01b_proc_python.ipynb: úvod do kurzu, proč Python, nástroje.
• 01c_VSCode_Jupyter.ipynb: práce ve VS Code a v prostředí Jupyter notebooků.
• 01d_hello_world.ipynb: první Python skript a základní spuštění.
• 01_ukoly.ipynb: procvičení Git + úvod do Pythonu.

• 02a_promenne_a_typy.ipynb: proměnné, datové typy, konverze.
• 02b_operatory.ipynb: operátory a precedence.
• 02c_funkce_a_rizeni_toku.ipynb: funkce, podmínky, cykly.
• 02d_ladeni.ipynb: ladění a práce s chybami.
• 02_ukoly.ipynb: úlohy na základy jazyka.

• 03a_lambda_a_rizeni_toku_II.ipynb: lambda, pokročilejší řízení toku.
• 03b_vyjimky_iteratory_comprehension.ipynb: výjimky, iterátory, comprehension.
• 03c_magics_retezce_soubory.ipynb: IPython magics, řetězce, práce se soubory.
• 03_ukoly.ipynb: průběžné procvičení.

• 04a_prostory_jmen.ipynb: prostory jmen, LEGB pravidlo.
• 04b_tridy.ipynb: OOP v Pythonu, třídy, metody.
• 04_ukoly.ipynb: úlohy na namespace a OOP.

• 05a_ndarray.ipynb: NumPy pole ndarray.
• 05b_vytvareni_poli.ipynb: vytváření a inicializace polí.
• 05c_numpy_prace_se_soubory.ipynb: načítání/ukládání dat (text, binární formáty, HDF5).
• 05_ukoly.ipynb: úkoly k NumPy základům.

• 06a_indexovani_rezani.ipynb: indexování a slicing.
• 06b_view_a_copy.ipynb: view vs copy.
• 06c_linearni_algebra.ipynb: lineární algebra v NumPy.
• 06d_funkce_nad_poli.ipynb: vektorové operace a funkce nad poli.
• 06_ukoly.ipynb: procvičení práce s poli.

• 07a_graf_funkce.ipynb: první grafy v Matplotlib.
• 07b_vice_grafu_a_os.ipynb: více os, více grafů v jedné figuře.
• 07c_formatovani_grafu.ipynb: popisky, legenda, formátování.
• 07d_barvy_a_styly.ipynb: styly a barevné mapy.
• 07e_dalsi_2d_grafy.ipynb: další 2D typy grafů.
• 07f_3d_grafy.ipynb: základy 3D grafů.
• 07_ukoly.ipynb: úlohy k vizualizaci.

• 08a_scipy_uvod.ipynb: úvod do SciPy.
• 08b_special.ipynb: speciální funkce.
• 08c_sparse.ipynb: sparse matice.
• 08d_fftpack.ipynb: FFT.
• 08e_optimize.ipynb: optimalizace.
• 08f_interpolate.ipynb: interpolace.
• 08g_integrate.ipynb: numerická integrace.
• 08_ukoly.ipynb: úlohy ke SciPy.

• 09a_sympy_symboly.ipynb: symboly v SymPy.
• 09b_sympy_vyrazy.ipynb: symbolické výrazy.
• 09c_sympy_upravy.ipynb: algebraické úpravy.
• 09d_sympy_derivace_a_integraly.ipynb: derivace a integrály.
• 09e_sympy_rovnice.ipynb: řešení rovnic.
• 09f_sympy_generovani_kodu.ipynb: generování kódu.
• 09g_pandas.ipynb: základy pandas.
• 09_ukoly.ipynb: úlohy k SymPy/pandas.

• 10a_type_hints.ipynb: type hints.
• 10b_navyky.ipynb: návyky při psaní kódu.
• 10c_jednotkove_testy.ipynb: unit testy.
• 10d_venv.ipynb: virtuální prostředí.
• 10e_baliky.ipynb: tvorba a struktura balíčků.
• 10f_sphinx.ipynb: dokumentace přes Sphinx.
• 10_ukoly.ipynb: úkoly k kvalitě kódu.

• 11a_venv_a_prostredi.ipynb: příprava prostředí pro výkonové nástroje.
• 11b_profilovani.ipynb: profilování výkonu.
• 11c_numexpr.ipynb: výpočty přes NumExpr.
• 11d_numba.ipynb: JIT akcelerace přes Numba.
• 11e_cython.ipynb: základy Cythonu.
• 11f_ukazka_body.ipynb: ukázka simulace těles.
• 11g_ukazka_graf.ipynb: ukázka grafových výpočtů.
• 11_ukoly.ipynb: výkonově orientované úlohy.

• 12a_prehled_paralelizmu.ipynb: přehled paralelizace.
• 12b_numba_parallel.ipynb: paralelní Numba.
• 12c_cython_parallel.ipynb: paralelní Cython.
• 12d_threading.ipynb: threading.
• 12e_multiprocessing.ipynb: multiprocessing.
• 12f_ukazka_body_parallel.ipynb: paralelní varianta výpočtu těles.
• 12_ukoly.ipynb: úkoly k paralelizaci.

• 13a_mpi4py.ipynb: základy MPI přes mpi4py.
• 13b_prehled_linkovani_C.ipynb: přehled linkování C kódu.
• 13c_Ctypes_a_cffi.ipynb: volání C přes ctypes a cffi.
• 13d_cython.ipynb: Cython pro volání nativních funkcí.
• 13e_nativni_linkovani.ipynb: nativní Python C extension.
• 13_ukoly.ipynb: úlohy k MPI/linkování/Cythonu.

Část materiálů vychází z projektů:

• Lectures on scientific computing with Python
• numerical_python_course