SciPy Stack — термин, обозначающий совокупность свободных и открытых библиотек на языке Python, предназначенных для научных вычислений, анализа данных и визуализации. Набор сформировался вокруг базовых пакетов для численных расчётов и научного программирования, таких как NumPy и SciPy, и дополняется инструментами для работы с данными, интерактивной работой и отображением результатов. Стек не является единым программным продуктом, а представляет собой экосистему взаимодополняющих библиотек, каждая из которых решает специализированные задачи в исследовательской и инженерной практике.
Изначально концепция стека сложилась в сообществе разработчиков и научных пользователей, стремившихся объединить стандартизированные средства для матричных операций, интегрирования, оптимизации, обработки сигналов и статистики с удобными инструментами лабораторной работы и публикации результатов. В составе стека обычно упоминаются NumPy для эффективной работы с многомерными массивами, SciPy для алгоритмов научных вычислений, Matplotlib для статической визуализации, pandas для табличных данных, SymPy для символьных вычислений и IPython/Jupyter для интерактивной работы. Комплект применяется в прикладной математике, физике, биоинформатике, экономике и машинном обучении.
- Численные массивы: эффективное представление и операции с многомерными массивами и матрицами, поддерживающие векторизованные вычисления и интерфейсы к низкоуровневым библиотекам.
- Алгоритмы научных вычислений: реализация интегрирования, решателей дифференциальных уравнений, оптимизации, интерполяции, обработки сигналов и линейной алгебры.
- Анализ данных: структуры и операции для работы с табличными данными, преобразования, агрегации и временные ряды, обеспечивающие удобную подготовку наборов данных.
- Символьная математика: возможности для аналитических преобразований, упрощения выражений, символического дифференцирования и интегрирования.
- Визуализация: средства для построения графиков, диаграмм и визуального представления результатов в статическом формате, с возможностью детальной настройки отображения.
- Интерактивная работа: среды и интерфейсы, поддерживающие интерактивные вычисления, документирование экспериментов и воспроизводимость через блокноты и интерактивные консоли.
- Совместимость и расширяемость: архитектура, позволяющая интегрировать код на C, C++ и Fortran, использовать сторонние пакеты для машинного обучения и специализированных вычислений.
- Сообщество и экосистема: активное сообщество разработчиков и пользователей, обширная база примеров, документация и совместимость между компонентами стека.