本书主要介绍了计算材料学中比较常用的微观尺度模拟方法的基本理论，深入讨论了各种模拟方法的数值化实现、数值算法的收敛性及稳定性等，综述了近年来计算材料学国内外X新研究成果。本书共分为六章。前两章内容包含材料模拟的理论基础。第1章介绍了必要的数学基础，包括线性代数、插值与拟合、优化算法、数值积分及群论等方面内容。第2章介绍了量子力学、晶体点群及固体理论基础。第3章介绍了第一性原理，主要包括HartreeFock方法和密度泛函理论，同时详细讨论了如何利用平面波赝势方法求解体系总能和本征波函数，并简要介绍了近年来发展比较迅速的准粒子近似和激发态算法。第4章介绍了紧束缚方法，重点推导了SlaterKoster双中心近似下哈密顿矩阵元的普遍表达式、原子受力的计算方法，以及紧束缚模型自洽化的方法。第5章介绍了分子动力学方法，包括原子经验势的种类、微正则系综下分子动力学的实现算法，同时详细讨论了微正则系综向正则系综的变换，以及近年来发展起来的第一性原理分子动力学的理论基础。第6章介绍了蒙特卡罗方法，包括随机数采样策略及不同系综下的蒙特卡罗算法， 以及连接微观与宏观现象的动力学蒙特卡罗方法。附录对正文中涉及的若干数学算法进行了详细讨论。