Schwarz方法(Schwarz Method)是求解偏微分方程(PDE)的一种经典区域分解方法(Domain Decomposition Method, DDM),由 Hermann A. Schwarz 在19世纪提出,用于证明 Dirichlet 问题解的存在性。现代计算数学中,它被广泛应用于并行计算、大规模科学计算和多物理场耦合问题中。

以下是关于 Schwarz 方法的优质学习资料推荐,包括课程、教材、讲义、视频和网络资源:


📘 一、经典教材与专著(系统学习)

  1. 《Domain Decomposition Methods — Algorithms and Theory》

    • 作者:Andrea Toselli & Olof Widlund
    • 出版社:Springer, 2005
    • 简介:这是区域分解方法的“圣经”,系统讲解包括加性/乘性 Schwarz 方法、重叠/非重叠方法、预条件子构造等。适合研究生和研究人员。
    • 链接:https://link.springer.com/book/10.1007/b137868
  2. 《Iterative Methods for Sparse Linear Systems》(第二版)

    • 作者:Yousef Saad
    • 简介:第13章专门介绍区域分解和 Schwarz 方法,侧重于其作为预条件子在迭代法中的应用。
    • 免费在线版:https://www-users.cse.umn.edu/~saad/IterMethBook_2ndEd.pdf
  3. 《Numerical Solution of Partial Differential Equations by the Finite Element Method》

    • 作者:Claes Johnson
    • 简介:第9章简要介绍 Schwarz 方法及其在有限元中的实现,适合入门。

🎓 二、大学课程与讲义(免费公开)

  1. ETH Zurich — Domain Decomposition Methods(Prof. Ralf Hiptmair)

    • 课程主页:https://people.math.ethz.ch/~hiptmair/DDM/
    • 内容:讲义、作业、Matlab 代码示例,涵盖经典 Schwarz、Neumann-Neumann、FETI 等方法。
    • 特点:理论+实践,代码清晰,适合自学。
  2. University of Colorado Boulder — Domain Decomposition Course(Prof. Julien Langou)

    • 课程资料:https://github.com/langou/teaching
    • 包含 Schwarz 方法的 slides 和项目代码。
  3. Coursera / edX 相关课程(搜索关键词)

    • 搜索 “Domain Decomposition”, “Parallel Scientific Computing”, “PDE Solvers”
    • 推荐课程:
      • High Performance Computing (ETH Zurich on Coursera)
      • Parallel Programming (UIUC on Coursera) — 会涉及 DDM 并行实现

📺 三、视频讲座与会议报告

  1. SIAM Conference Talks(YouTube)

    • 搜索 “Schwarz method SIAM”
    • 示例:Olof Widlund、Marcus Sarkis 等专家的讲座
    • 链接:https://www.youtube.com/user/SIAMConnect
  2. DD (Domain Decomposition) 系列会议录像

    • 官网:https://dd26.math.cas.cz/ (以最新会议为准)
    • 往届录像常上传至 YouTube 或会议网站,含大量 Schwarz 方法前沿应用。
  3. MIT OpenCourseWare — Numerical Methods for PDEs

    • 虽无专门章节,但相关课程如 18.336 会涉及迭代法和预条件子,可辅助理解。

💻 四、开源代码与实践资源

  1. PETSc(Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation)

    • 官网:https://petsc.org/
    • 内置多种 Schwarz 预条件子(如 PCASM、PCGASM),文档和示例丰富。
    • 教程:https://petsc.org/release/docs/manualpages/PC/PCASM.html
  2. FreeFEM++

    • 官网:https://freefem.org/
    • 支持区域分解建模,有 Schwarz 方法示例脚本。
  3. GitHub 示例项目

    • 搜索关键词:Schwarz method MATLAB / Python Schwarz domain decomposition
    • 推荐仓库:
      • https://github.com/erdc-cm/DomainDecompositionExamples
      • https://github.com/barbagroup/PyDDM (Python 实现)

📚 五、中文资料推荐(适合初学者)

  1. 《偏微分方程数值解》 — 陆金甫、关治 编著

    • 清华大学出版社,第8章介绍区域分解法,含 Schwarz 方法简介。
  2. 中国科学院数学与系统科学研究院讲义

    • 搜索“区域分解方法 讲义 pdf”,可找到白中治、许学军等教授的中文讲稿。
  3. Bilibili 视频教程(中文)

    • 搜索:“区域分解方法”、“Schwarz方法 数值解”
    • 部分高校课程录像或研究生讲座(如中科大、复旦计算数学方向)

✅ 学习路径建议:

  1. 入门:先看 Johnson 或 Saad 的书 + ETH Zurich 讲义
  2. 理论深化:Toselli & Widlund 专著 + SIAM 会议视频
  3. 编程实践:用 PETSc 或 MATLAB 实现加性/乘性 Schwarz
  4. 进阶研究:阅读近年 DD 会议论文,关注非线性/异构 Schwarz 方法

如果你有具体方向(如用于有限元、并行计算、机器学习加速等),可进一步推荐针对性资料。欢迎继续提问!

希望这些资料助你高效掌握 Schwarz 方法!🌟

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