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Python 课程概述

# 实例：hello world
>>> print("hello, world")
hello, world
>>> name=input('input your name: ')
input your name: ldq
>>> print(name,'hello world')
ldq hello world

print() - python 内置函数

  • dir(_builtins_)
  • len(dir(_builtins_))
  • help(print)
>>> help(print)
Help on built-in function print in module builtins:

print(...)
    print(value, ..., sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)

    Prints the values to a stream, or to sys.stdout by default.
    Optional keyword arguments:
    file:  a file-like object (stream); defaults to the current sys.stdout.
    sep:   string inserted between values, default a space.
    end:   string appended after the last value, default a newline.
    flush: whether to forcibly flush the stream.
34-1.png
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>>> help(input)
Help on built-in function input in module builtins:

input(prompt=None, /)
    Read a string from standard input.  The trailing newline is stripped.

    The prompt string, if given, is printed to standard output without a
    trailing newline before reading input.

    If the user hits EOF (*nix: Ctrl-D, Windows: Ctrl-Z+Return), raise EOFError.
    On *nix systems, readline is used if available.

Python 基本语法元素

交互式：

>>> r=25
>>> area=3.1415*r*r
>>> print(r,area)
25 1963.4375000000002
>>> print("r=%2d,area=%.2f"%(r,area))
r=25,area=1963.44

文件式：

# 实例：圆面积的计算
r = 25
area = 3.1415 * r * r
print(r,area)
print("r=",r,"area=",area)
print("r=%2d,area=%.2f"%(r,area))

保存为文件并运行，输出如下：

25 1963.4375000000002
r= 25 area= 1963.4375000000002
r=25,area=1963.44
34-2.png
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import math

import math
r = 25
area = math.pi * r * r
print(r,area)
print("r=",r,"area=",area)
print("r=%2d,area=%.2f"%(r,area))

输出如下：

25 1963.4954084936207
r= 25 area= 1963.4954084936207
r=25,area=1963.50

import：python 保留字，引用函数库

math：python 中内置的标准库

  • math.pi $\quad$ 常量值
  • math.pow(x,y) $\quad$ 返回 x 的 y 次幂
  • math.sqrt(x) $\quad$ 求 x 的平方根
# 实例：同切圆绘制
import turtle
turtle.pensize(2)
turtle.circle(10)
turtle.circle(40)
turtle.circle(80)
turtle.circle(160)
from turtle import pensize 
from turtle import circle
pensize(2)
circle(10)
circle(40)
circle(80)
circle(160)
from turtle import *
34-3.png
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# 实例：温度转换
# 这是一条性感的注释
TempStr = input("请输入带有符号的温度值：")

if TempStr[-1] in ['F','f']:
    C = (eval(TempStr[0:-1])-32)/1.8
    print("转换后的温度是{:.2f}C".format(C))
elif TempStr[-1] in ['C','c']:
    F = 1.8*eval(TempStr[0:-1])+32
    print("转换后的温度是{:.2f}F".format(F))
else:
    print("输入格式错误")
'''
多
    行
        注
            释
'''

在 python 中，缩进是语法的一部分，缩进不正确程序运行错误。长度一致： 程序内一致即可，一般用 4 个空格或 1 个TAB。

变量的命名：

34-4.png
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34-5.png
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数据类型：

  • 整数类型：10011101
  • 字符串类型："10,011,101"
  • 列表类型：[10, 011, 101]

字符串，由0个或多个字符组成的有序字符序列：

  • 字符串由一对单引号或一对双引号或一对三引号表示
    • "请输入带有符号的温度值: "或者 'C'或者'''C''' （？详见该内容（网页内容已备份），另外，虽然三个单引号可以用于表示多行字符串和多行注释，但它们不会相互干扰或冲突。）
  • 字符串是字符的有序序列，可以对其中的字符进行索引
    • "请"是"请输入带有符号的温度值: "的第0个字符（这个中文字符串暂且存疑）
34-6.png
34-6.png
34-7.png
左闭右开，谢谢
$$examples$$

提取最后N个字符：

>>> letter = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
>>> letter[-3:]
'xyz'

从开头到结尾，step为N：

>>> letter[::5]
'afkpuz'

将字符串倒转(reverse)， 通过设置步长为负数：

>>> letter[::-1]
'zyxwvutsrqponmlkjihgfedcba'

列表类型，由 0 个或多个数据组成的有序序列：

  • 列表使用[]表示，采用,分隔各元素
    • ['F','f']表示两个元素'F'和'f'
  • 使用保留字in判断一个元素是否在列表中
    • TempStr[-1] in ['C','c']判断前者是否与列表中某个元素相同

eval()，去掉参数最外侧引号并执行余下语句的函数：

>>>x = 7
>>> eval( '3 * x' )
21
>>> eval('pow(2,2)')
4
>>> eval('2 + 2')
4
>>> n=81
>>> eval("n + 4")
85

一些其他的例子：

>>> eval('"1+2"')
'1+2'
>>> eval('print("hello")')
hello

r = eval(input("input r="))，如果键盘输入数值5，x 值是数字5。

print()中格式化输出：字符串的format()方法

Python 基本图形绘制

turtle 库是 python 语言的标准库之一。

34-8.png
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import turtle
turtle.goto(100,100)
turtle.goto(100,-100)
turtle.goto(-100,-100)
turtle.goto(-100,100)
turtle.goto(0,0)
turtle.done()
34-9.png
上面代码的结果及在结果上的注释
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角度坐标体系
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色彩模式：

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34-14.png
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# 实例：蟒蛇绘制
# PythonDraw.py
import turtle as tu
tu.setup(650,350,200,200)
tu.penup()
tu.fd(-250)
tu.pendown()
tu.pensize(25)
tu.seth(-40)
for i in range(4):
    tu.pencolor("yellow")
    tu.circle(40,80)
    tu.pencolor("gold")
    tu.circle(-40,80)
tu.circle(40,80/2)
tu.fd(40)
tu.circle(32,180)
tu.fd(40*2/3)
tu.done()
34-15.png
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画笔控制函数：

  • turtle.penup()，别名turtle.pu()
    • 抬起画笔，海龟在飞行
  • turtle.pendown()，别名turtle.pd()
    • 落下画笔，海龟在爬行
  • 画笔操作后一直有效，一般成对出现。
  • turtle.pensize(width)，别名turtle.width(width)
    • 画笔宽度，海龟的腰围
  • turtle.pencolor(color)，color为颜色字符串或 rgb 值
    • 画笔颜色，海龟在涂装
  • 画笔设置后一直有效，直到下次重新设置
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fd()和circle()
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seth(angle)和left(angle)、right(angle)
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range()：左闭右开，万岁

循环语句：

for i in range(5):
    print("hello: ",i)
'''
    运行结果：
hello:  0
hello:  1
hello:  2
hello:  3
hello:  4
'''

基本数据类型

34-19.png
不同进制的表示形式

浮点数取值范围和小数精度存在限制，但常规计算可忽略。取值范围数量级约为$-10^{307}$~$10^{308}$，精度数量级$10^{-16}$ .

浮点数运算存在不确定尾数，不是 bug：

>>> 0.1+0.3
0.4
>>> 0.1+0.2
0.30000000000000004

这是因为二进制表示小数，有时可以无限接近，但不完全相同。

round(x,d)：对 x 四舍五入，d 是小数截取位数。不确定尾数一般发生在$10^{-16}$左右，round()十分有效。

>>> 0.1+0.2==0.3
False
>>> round(0.1+0.2,1)==0.3
True

科学计数法和 C++ 类似。

复数类型：z.real获得实部，z.imag获得虚部。

Python中的x/y带有小数部分。Python中的x//y，效果同 C++ 中的x/y。

x ** y幂运算，$x^y$，其中$y$可以是小数。

34-20.png
各种函数

查看类型、判断是否类型一致：

>>> type(3)
<class 'int'>
>>> type(3.3)
<class 'float'>
>>> type('3')
<class 'str'>
>>> type((3,))
<class 'tuple'>
>>> type([3,4])
<class 'list'>
>>> isinstance(3,int)
True
>>> isinstance(3.5,int)
False
>>> isinstance([1,2,3],list)
True

比较运算符与 C++ 一致。

逻辑运算：and，or，not .

math库 4 个数学常数：

  • math.pi，圆周率
  • math.e，自然对数
  • math.inf，正无穷大。负无穷大记为-math.inf
  • math.nan，非浮点数标记，NaN（Not a Number）
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16个数值表示函数
34-22.png
8个幂对数函数 & pow()的区别
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16个三角函数
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4个特殊高等函数
# 实例：自适应simpson
import math

def f(x)->float:
    return math.pow(1+1/x, x)

def simpson(l,r)->float:
    mid = (l+r)/2.0
    return (f(l)+4*f(mid)+f(r))/6.0*(r-l)

def asr(l, r, eps, S, cnt)->float:
    mid =(l+r)/2.0
    s1 = simpson(l, mid)
    s2 = simpson(mid, r)
    if (math.fabs(s1+s2-S)<=15*eps and cnt<=0):
        return s1+s2+(s1+s2-S)/15.0
    return asr(l, mid, eps/2, s1, cnt-1) + asr(mid, r, eps/2, s2, cnt-1)

def calc(l, r, eps)->float:
    return asr(l, r, eps, simpson(l,r), 12)

x = (float)(input())
print(format(calc(0.0000000000001, x, 1e-8),'.8f'))

字符串操作符：

  • x + y，连接两个字符串 x 和 y
  • n * x或x * n，复制 n 次字符串 x
  • x in S，如果 x 是 S 的子串，返回True
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字符串处理函数

Python 字符串中每个字符都是 Unicode 编码字符。

34-26.png
Unicode例子

字符串处理方法：

  • “方法”在编程中是一个专有名词
  • “方法”特指<a>.<b>()风格中的函数<b>()
  • 方法本身也是函数，但与<a>有关，<a>.<b>()风格使用
  • 字符串或字符串变量是<a>，存在一些可用方法
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34-28.png
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输入 3 个数：

a = eval(input())
b = eval(input())
C = eval(input())
a,b,C = eval(input()) # 输入：3,4,5
a,b,C = map(eval, input().split()) # 输入：3 4 5

map(func, *iterables)：上网查。

34-29.png
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format()方法：更多用法请上网查。

name = 'ldq'
age = 24
print('我叫%s，今年%d岁' % (name, age))
# 输出：我叫ldq，今年24岁
print('我叫{0}，今年{1}岁'.format(name, age))
# 输出：我叫ldq，今年24岁

程序的控制结构

异常处理：

# 示例1
try:
    num = eval(input("请输入一个整数："))
    print(num**2)
except:
    print("输入不是整数")
# 示例2
try:
    num = eval(input("请输入一个整数："))
    print(num**2)
except NameError:  # 标注异常类型后，仅响应此类异常
    print("输入不是整数")

异常处理的高级使用：

try:
    # <语句块1>
except:
    # <语句块2>
else:
    # <语句块3>     # 不发生异常时会执行
finally:
    # <语句块4>     # 一定执行
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实例：计算 BMI

循环结构：

for i in range(1,6,2):
    print("hello:",i)
# 输出结果：
hello: 1
hello: 3
hello: 5

字符串遍历循环：

for c in "Python123":
    print(c, end=",")
# 输出结果：
P,y,t,h,o,n,1,2,3,

列表遍历循环：

for item in [123, "PY", 456]:
    print(item, end=",")
# 输出结果：
123,PY,456,
34-31.png
文件遍历循环
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循环与 else

使用random库： import random

基本随机数函数：seed()、random()

扩展随机数函数：randint()、getrandbits()、uniform()、randrange()、choice()、shuffle()

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蒙特卡罗计算 pi

函数和代码复用

可变参数传递：

def fact(n, *b):
    s = 1
    for i in range(1, n+1):
        s *= i
    for item in b:
        s *= item
    return s

函数调用时，参数可以按照位置或名称方式传递。（歪门邪道，少用）

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多个返回值
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global 保留字
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未创建的组合数据类型的局部变量
34-40.png
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lambda函数：

  • 一种匿名函数
  • 使用lambda保留字定义，函数名是返回结果
  • lambda函数用于定义简单的、能在一行内表示的函数
  • 主要用作一些特定函数或方法的参数
>>> f = lambda x,y : x+y
>>> f(10,15)
25
>>> f = lambda : "lambda函数"
>>> print(f())
lambda函数

【实例】七段数码管绘制：

import turtle, time
def drawGap():   #绘制数码管间隔
    turtle.penup()
    turtle.fd(5)

def drawLine(draw):   #绘制单段数码管
    drawGap()
    turtle.pendown() if draw else turtle.penup()
    turtle.fd(40)
    drawGap()
    turtle.right(90)

def drawDigit(digit): #根据数字绘制七段数码管
    drawLine(True) if digit in [2,3,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,1,3,4,5,6,7,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,2,3,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,2,6,8] else drawLine(False)
    turtle.left(90)
    drawLine(True) if digit in [0,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,2,3,5,6,7,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,1,2,3,4,7,8,9] else drawLine(False)
    turtle.left(180)
    turtle.penup() #为绘制后续数字确定位置
    turtle.fd(20)  #为绘制后续数字确定位置

def drawDate(date):   #data为日期，格式为 '%Y-%m=%d+' 
    turtle.pencolor("red")
    for i in date:
        if i == '-':
            turtle.write('年',font=("Arial", 18, "normal"))
            turtle.pencolor("green")
            turtle.fd(40)
        elif i == '=':
            turtle.write('月',font=("Arial", 18, "normal"))
            turtle.pencolor("blue")
            turtle.fd(40)
        elif i == '+':
            turtle.write('日',font=("Arial", 18, "normal"))
        else:
            drawDigit(eval(i)) 

def main():
    turtle.speed(10)
    turtle.delay(0)
    turtle.setup(800, 350, 200, 200)
    turtle.penup()
    turtle.fd(-300)
    turtle.pensize(5)
    drawDate(time.strftime('%Y-%m=%d+',time.gmtime()))
    turtle.hideturtle()
    turtle.done()

main()

运行结果：

34-41.png
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【实例】修正如下的绘制奥运五环的程序，将五环绘制部分代码改为用循环实现，提示（每个圆的坐标点、颜色可以选用组合数据类型保持）

import turtle
turtle.speed(10)
turtle.delay(0)
turtle.width(10)

turtle.color("blue")
turtle.circle(50)

turtle.penup()
turtle.goto(120, 0)
turtle.pendown()
turtle.color("black")
turtle.circle(50)

turtle.penup()
turtle.goto(240, 0)
turtle.pendown()
turtle.color("red")
turtle.circle(50)

turtle.penup()
turtle.goto(60, -50)
turtle.pendown()
turtle.color("yellow")
turtle.circle(50)

turtle.penup()
turtle.goto(180, -50)
turtle.pendown()
turtle.color("green")
turtle.circle(50)

turtle.penup()
turtle.goto(40, -100)
turtle.pendown()
turtle.color("black")
turtle.write("Beijing 2022", font=("微软雅⿊", 20, "bold"))
turtle.hideturtle()
turtle.done()

【解答】这里写点字只是因为不想看起来不舒服。

import turtle
turtle.speed(10)
turtle.delay(0)

rings = [{'color': 'blue', 'position': (0, 0)},
         {'color': 'black', 'position': (120, 0)},
         {'color': 'red', 'position': (240, 0)},   
         {'color': 'yellow', 'position': (60, -50)},
         {'color': 'green', 'position': (180, -50)}]

turtle.width(10)

for ring in rings:
    turtle.color(ring['color'])
    turtle.penup()
    turtle.goto(ring['position'])
    turtle.pendown()
    turtle.circle(50)

turtle.penup()
turtle.goto(40, -100)
turtle.pendown()
turtle.color("black")
turtle.write("Beijing 2022", font=("微软雅⿊", 20, "bold"))
turtle.hideturtle()
turtle.done()
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上面代码的运行结果

【实例】修正绘制奥运五环的程序，将五环绘制部分代码改为用函数实现，提示（可以通过参数传每个圆的坐标点、颜色值）

【解答】没什么可分析的。

import turtle
turtle.speed(10)
turtle.delay(0)
turtle.width(10)

def draw_circle(x, y, color):
    turtle.color(color)
    turtle.penup()
    turtle.goto(x, y)
    turtle.pendown()
    turtle.circle(50)

draw_circle(0, 0, 'blue')
draw_circle(120, 0, 'black')
draw_circle(240, 0, 'red')
draw_circle(60, -50, 'yellow')
draw_circle(180, -50, 'green')

turtle.penup()
turtle.goto(40, -100)
turtle.pendown()
turtle.color("black")
turtle.write("Beijing 2022", font=("微软雅⿊", 20, "bold"))
turtle.hideturtle()
turtle.done()

组合数据类型

集合类型的定义：

  • 与数学中集合的概念一致
  • 集合元素不可更改，不能是可变数据类型
  • 用{}表示，元素间用逗号分隔
  • 建立集合类型用{}或set()
  • 建立空集合类型，必须用set()
>>> A = {"python", 123, ("python",123)}  #使用{}建立集合
{123, 'python', ('python', 123)}
>>> B = set("pypy123")         #使用set()建立集合
{'1', 'p', '2', '3', 'y'}
>>> C = {"python", 123, "python",123}
{'python', 123}
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集合操作符
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集合处理方法

包含关系比较：

>>> "p" in {"p", "y" , 123}
True
>>> {"p", "y"} >= {"p", "y" , 123}
False

数据去重，集合类型所有元素无重复：

>>> ls = ["p", "p", "y", "y", 123]
>>> s = set(ls)    # 利用了集合无重复元素的特点
{'p', 'y', 123}
>>> lt = list(s)   # 还可以将集合转换为列表
['p', 'y', 123]

序列类型定义（序列是具有先后关系的一组元素 ）：

  • 序列是一维元素向量，元素类型可以不同
  • 类似数学元素序列： s0, s1, … , sn-1
  • 元素间由序号引导，通过下标访问序列的特定元素

序列是一个基类类型。 序列类型 -> 字符串类型、元组类型、列表类型。

34-45.png
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序列类型通用操作符
# 序列类型操作实例
>>> ls = ["python", 123, ".io"] 
>>> ls[::-1]
['.io', 123, 'python']
>>> s = "python123.io"
>>> s[::-1]
'oi.321nohtyp'
>>>Print(ls)
['python’,123,'.io’]
>>> ls = ["python", 123, ".io"] 
>>> len(ls)
3
>>> s = "python123.io"
>>> max(s)
'y'

元组类型定义（元组是序列类型的一种扩展，继承了序列类型的全部通用操作）：

  • 使用小括号()或tuple()创建，元素间用逗号分隔
  • 可以使用或不使用小括号
  • 一旦创建就不能被修改
  • 没有特殊操作（增删改）
>>> creature = "cat", "dog", "tiger", "human"
>>> creature
('cat', 'dog', 'tiger', 'human')
>>> creature[::-1]
('human', 'tiger', 'dog', 'cat')
>>> creature
('cat', 'dog', 'tiger', 'human')
>>> color = (0x001100, "blue", creature)
>>> color[-1][2]
'tiger'

列表类型定义（列表是序列类型的一种扩展，十分常用）：

  • 列表是一种序列类型，创建后可以随意被修改
  • 使用方括号[]或list()创建，元素间用逗号分隔
  • 列表中各元素类型可以不同，无长度限制
>>> ls = ["cat", "dog", "tiger", 1024]
>>> ls
['cat', 'dog', 'tiger', 1024] 
>>> lt = ls
>>> lt
['cat', 'dog', 'tiger', 1024]

方括号[]真正创建一个列表，赋值仅传递引用。

34-47.png
列表类型操作函数和方法
>>> ls = ["cat", "dog", "tiger", 1024]
>>> ls[1:2] = [1, 2, 3, 4]
['cat', 1, 2, 3, 4, 'tiger', 1024]
>>> del ls[::3]
[1, 2, 4, 'tiger']
>>> ls*2
[1, 2, 4, 'tiger', 1, 2, 4, 'tiger']
>>> ls = ["cat", "dog", "tiger", 1024]
>>> ls.append(1234)
['cat', 'dog', 'tiger', 1024, 1234] 
>>> ls.insert(3, "human")
['cat', 'dog', 'tiger', 'human', 1024, 1234]
>>> ls.reverse()
[1234, 1024, 'human', 'tiger', 'dog', 'cat']

如果不希望数据被程序所改变，转换成元组类型:

>>> ls = ["cat", "dog", "tiger", 1024]
>>> lt = tuple(ls)
>>> lt
('cat', 'dog', 'tiger', 1024)

【实例】 基本统计值计算

#CalStatisticsV1.py
def getNum():       #获取用户不定长度的输入
    nums = []
    iNumStr = input("请输入数字(回车退出): ")
    while iNumStr != "":
        nums.append(eval(iNumStr))
        iNumStr = input("请输入数字(回车退出): ")
    return nums

def mean(numbers):  #计算平均值
    s = 0.0
    for num in numbers:
        s = s + num
    return s / len(numbers)

def dev(numbers, mean):  #计算标准差
    sdev = 0.0
    for num in numbers:
        sdev = sdev + (num - mean)**2
    return pow(sdev / (len(numbers)-1), 0.5)

def median(numbers):    #计算中位数
    numbers.sort()    # sorted(numbers)
    size = len(numbers)
    if size % 2 == 0:
        med = (numbers[size//2-1] + numbers[size//2])/2
    else:
        med = numbers[size//2]
    return med

n =  getNum() 
m =  mean(n)
print("平均值:{},标准差:{:.2},中位数:{}.".format(m, dev(n,m),median(n)))

注意：在上面的代码中，两条排序语句的运行结果不一样。

这是因为：

  • sorted()是Python内置函数，它接受一个可迭代对象（如列表）作为参数，返回一个新的排好序的列表，原来的列表不会被修改。
  • list.sort()是列表对象的方法，它对原列表进行排序，不返回新的列表，而是直接修改原来的列表。

【作业】 代码补全 - 奥运五环

import turtle

def drawCircle(x,y,color):
    turtle.penup()
    turtle.goto(x, y)
    turtle.pendown()
    turtle.color(color)
    turtle.circle(50)

turtle.width(10) 

##1
drawCircle(0,0,"blue")
drawCircle(120,0,"black")
drawCircle(240,0,"red")
drawCircle(60,-50,"yellow")
drawCircle(180,-50,"green")

##2
##xs = [0, 120, 240, 60, 180]
##ys = [0, 0, 0, -50, -50]
##colors = ['blue', 'black', 'red', 'yellow', 'green']
##for i in range(5):
##补全    

##3
##coords = [(0,0),(120,0),(240,0),(60,-50),(180,-50)]
##colors = ["blue","black","red","yellow","green"]
##for i in range(5):
##补全    

##4
##circles = [
##    (0, 0, "blue"),
##    (120, 0, "black"),
##    (240, 0, "red"),
##    (60, -50, "yellow"),
##    (180, -50, "green")
##]
##for circle in circles:
##补全
    
turtle.penup()
turtle.goto(40, -100)
turtle.pendown()
turtle.color("black")
turtle.write("Beijing 2022", font=("微软雅⿊", 20, "bold"))
turtle.hideturtle()
turtle.done()

2中补全的代码为：

drawCircle(xs[i], ys[i], colors[i])

3中补全的代码为：

drawCircle(coords[i][0], coords[i][1], colors[i])

4中补全的代码为：

drawCircle(circle[0], circle[1], circle[2])

以上代码均通过测试。

字典类型定义（字典类型是“映射”的体现）：

  • 键值对：键是数据索引的扩展
  • 字典是键值对的集合，键值对之间无序
  • 采用大括号{}和dict()创建，键值对用冒号:表示
  • {<键1>:<值1>, <键2>:<值2>, … , <键n>:<值n>}

在字典变量中，通过键获得值：

  • <字典变量> = {<键1>:<值1>, … , <键n>:<值n>}
  • <值> = <字典变量>[<键>]
  • <字典变量>[<键>] = <值>
  • []用来向字典变量中索引或增加元素
>>> d = {"中国":"北京", "美国":"华盛顿", "法国":"巴黎"}
>>> d 
{'中国': '北京', '美国': '华盛顿', '法国': '巴黎'}
>>> d["中国"]
'北京'
>>> de = {} ; type(de)
<class 'dict'>

type(x)：返回变量x的类型。

34-48.png
字典类型操作函数和方法
>>> d = {"中国":"北京", "美国":"华盛顿", "法国":"巴黎"}
>>> "中国" in d 
True
>>> d.keys()
dict_keys(['中国', '美国', '法国'])
>>> d.values()
dict_values(['北京', '华盛顿', '巴黎'])
>>> d = {"中国":"北京", "美国":"华盛顿", "法国":"巴黎"}
>>> d.get("中国","伊斯兰堡")
'北京'
>>> d.get("巴基斯坦","伊斯兰堡")
'伊斯兰堡' 
>>> d.popitem()
('美国', '华盛顿')

字典类型应用场景，元素遍历：

for k,v in d.items():
for (k,v) in d.items():
for k in d.keys():
for v in d.values():

【作业】 课程成绩统计

import math

def score_type_in():    # 获取用户不定长度的输入
    nums = []
    iNumStr = input("请输入0-100的整数(回车退出): ")
    while iNumStr != "":
        nums.append(eval(iNumStr))
        if not(isinstance(nums[-1],int)) or nums[-1]<0 or nums[-1]>100:
            print("输入非法")
            del nums[-1]
        iNumStr = input("请输入0-100的整数(回车退出): ")
    nums.sort()
    return nums

def mean(numbers):  # 计算平均值
    s = 0.0
    for num in numbers:
        s = s + num
    return s / len(numbers)

def abcde_label(numbers):  # 打等级
    label_dict = {}
    for score in numbers:
        if score >= 90 :
            label_dict["优"] = label_dict.get("优",0) + 1
        elif score >= 80 :
            label_dict["良"] = label_dict.get("良",0) + 1
        elif score >= 70 :
            label_dict["中"] = label_dict.get("中",0) + 1
        elif score >= 60 :
            label_dict["及格"] = label_dict.get("及格",0) + 1
        else :
            label_dict["不及格"] = label_dict.get("不及格",0) + 1
    return label_dict

real_score = score_type_in()
print(real_score)
print(mean(real_score))
print(abcde_label(real_score))
34-48dot5.png
上面代码测试结果

jieba 库的使用

安装：

pip install jieba

jieba 分词的三种模式：

  • 精确模式：把文本精确的切分开，不存在冗余单词
  • 全模式：把文本中所有可能的词语都扫描出来，有冗余
  • 搜索引擎模式：在精确模式基础上，对长词再次切分
34-49.png
34-49.png
import jieba
print("/".join(jieba.lcut("中国是一个伟大的国家")))

命令、打印信息及输出结果：

PS C:\Users\arrogance> python -u "d:\mypycode\tmp.py"
Building prefix dict from the default dictionary ...
Loading model from cache C:\Users\ARROGA~1\AppData\Local\Temp\jieba.cache
Loading model cost 0.618 seconds.
Prefix dict has been built successfully.
中国/是/一个/伟大/的/国家

注意：如果找不到 jieba ，可能是路径的问题。在命令行中修改路径，然后运行即可。

【实例】 文本词频统计

资料：

#CalHamletV1.py
def getText():    # 文本去噪及归一化
    txt = open("D:\mypycode\hamletcnt\hamlet.txt", "r").read()
    txt = txt.lower()
    for ch in '!"#$%&()*+,-./:;<=>?@[\\]^_‘{|}~':
        txt = txt.replace(ch, " ") 
    return txt

hamletTxt = getText()
words  = hamletTxt.split()
counts = {}
for word in words:			
    counts[word] = counts.get(word,0) + 1
items = list(counts.items())
items.sort(key=lambda x:x[1], reverse=True) 
for i in range(10):
    word, count = items[i]
    print("{0:<10}{1:>5}".format(word, count))

输出结果：

the        1138
and         965
to          754
of          669
you         550
i           542
a           542
my          514
hamlet      462
in          436

代码解释：

items.sort(key=lambda x:x[1], reverse=True)

ChatGPT :

这行Python代码使用了列表对象的sort()方法，根据列表中每个元素的第二个值（也就是下标为1的元素）进行降序排序。 lambda表达式创建了一个匿名函数，它取一个参数x并返回x[1]，也就是列表中每个元素的第二个值。 reverse=True参数指定了要按降序排序，也就是从大到小排序。如果没有指定该参数，sort()方法默认使用升序排序，也就是从小到大排序。 综上所述，这行代码的作用是对列表对象items按照其元素的第二个值进行降序排序。

#CalThreeKingdomsV1.py
import jieba
txt = open("D:\mypycode\\threekingdomscnt\\threekingdoms.txt", "r", encoding="utf-8").read()
words = jieba.lcut(txt)
counts = {}
for word in words:
    if len(word) == 1:
        continue
    else:			
        counts[word] = counts.get(word,0) + 1
items = list(counts.items())
items.sort(key=lambda x:x[1], reverse=True) 
for i in range(15):
    word, count = items[i]
    print("{0:<10}{1:>5}".format(word, count))

输出结果：

曹操          953
孔明          836
将军          772
却说          656
玄德          585
关公          510
丞相          491
二人          469
不可          440
荆州          425
玄德曰         390
孔明曰         390
不能          384
如此          378
张飞          358

以上只是词频统计，并不是人物出场统计，需要进一步优化：

#CalThreeKingdomsV2.py
import jieba
txt = open("D:\mypycode\\threekingdomscnt\\threekingdoms.txt", "r", encoding="utf-8").read()
excludes = {"将军","却说","荆州","二人","不可","不能","如此"}
words = jieba.lcut(txt)
counts = {}
for word in words:
    if len(word) == 1:
        continue
    elif word == "诸葛亮" or word == "孔明曰":
        rword = "孔明"
    elif word == "关公" or word == "云长":
        rword = "关羽"
    elif word == "玄德" or word == "玄德曰":
        rword = "刘备"
    elif word == "孟德" or word == "丞相":
        rword = "曹操"
    else:
        rword = word
    counts[rword] = counts.get(rword,0) + 1 
for word in excludes:
    del counts[word]
items = list(counts.items())
items.sort(key=lambda x:x[1], reverse=True) 
for i in range(10):
    word, count = items[i]
    print("{0:<10}{1:>5}".format(word, count))

输出结果：

曹操         1451
孔明         1383
刘备         1252
关羽          784
张飞          358
商议          344
如何          338
主公          331
军士          317
吕布          300

文件和数据格式化

文本文件（文件是数据的抽象和集合）：

  • 由单一特定编码组成的文件，如 UTF-8 编码
  • 由于存在编码，也被看成是存储着的长字符串
  • 适用于例如：.txt文件、.py文件等

二进制文件：

  • 直接由比特0和1组成，没有统一字符编码
  • 一般存在二进制0和1的组织结构，即文件格式
  • 适用于例如：.png文件、.avi文件等

文本形式打开文件：

# f.txt文件保存:  "中国是个伟大的国家!"
tf = open("f.txt", "rt", encoding="utf-8")
print(tf.readline())
tf.close()

输出结果：

>>>
中国是个伟大的国家!

二进制形式打开文件：

# f.txt文件保存:  "中国是个伟大的国家!"
bf = open("f.txt", "rb")
print(bf.readline())
bf.close()

输出结果：

>>>
b'\xd6\xd0\xb9\xfa\xca\xc7\xb8\xf6\xce\xb0\xb4\xf3\xb5\xc4\xb9\xfa\xbc\xd2\xa3\xa1'

文件的打开：

34-50.png
34-50.png
34-51.png
文件的打开模式

文件的关闭：

34-52.png
34-52.png

文件内容的读取：

34-53.png
34-53.png

文件的全文本操作：

# 遍历全文本：方法一
# 一次读出，统一处理
fname = input("请输入要打开的文件名称:")
file = open(fname,"r")
txt = file.read()
# 对全文txt字符串进行处理
file.close()
# 遍历全文本：方法二
# 按数量读出，逐步处理
fname = input("请输入要打开的文件名称:")
file = open(fname,"r")
txt = file.read(2)
while txt != "":
    #对txt（长度为size的字符串）进行处理
    txt = file.read(2)
file.close()

文件的逐行操作：

# 逐行遍历文件：方法一
# 分行读出，分行处理
fname = input("请输入要打开的文件名称:")
file = open(fname,"r")
line = file.readline().strip()
while (line):
    print(line)
    line = file.readline().strip()
file.close()
# 逐行遍历文件：方法二
# 一次读出，分行处理
fname = input("请输入要打开的文件名称:")
file = open(fname,"r")
lines = file.readlines()       #list
for line in lines:
    print(line)
file.close()
# 逐行遍历文件：方法三
# 分行读入，逐行处理
fname = input("请输入要打开的文件名称:")
fo = open(fname,"r")
for line in fo:
    print(line)
fo.close()

数据的文件写入：

34-54.png
34-54.png
fo = open("output.txt","w+")
ls = ["中国", "法国", "美国"]
fo.writelines(ls)
for line in fo:
    print(line)
fo.close()
# 该程序没有任何输出
fo = open("output.txt","w+")
ls = ["中国", "法国", "美国"]
fo.writelines(ls)
fo.seek(0)
for line in fo:
    print(line)
fo.close()

上面代码的输出结果：（打印信息和文件中内容一样，都没有换行）

中国法国美国

【作业】 课程成绩统计2（从文本文件读入）

数据文件：

23.5
23
432
23
45
65
78
96
100
1
0
-1
23
2
87
q

代码：

import math

def scoresFromFile():
    nums = []
    cnt = 0
    f = open("D:\mypycode\作业-课程成绩统计2\\thedata.txt")
    for line in f:
        cnt += 1
        line = line.replace("\n","")
        if line == "q":
            return nums
        nums.append(eval(line))
        if not(isinstance(nums[-1], int)) or nums[-1]<0 or nums[-1]>100:
            print("第{}行数据非法，将被略去".format(cnt))
            del nums[-1]
    nums.sort()
    return nums

def mean(numbers):  # 计算平均值
    if not numbers:
        return 0
    s = 0.0
    for num in numbers:
        s = s + num
    return s / len(numbers)

def abcde_label(numbers):  # 打等级
    label_dict = {}
    for score in numbers:
        if score >= 90 :
            label_dict["优"] = label_dict.get("优",0) + 1
        elif score >= 80 :
            label_dict["良"] = label_dict.get("良",0) + 1
        elif score >= 70 :
            label_dict["中"] = label_dict.get("中",0) + 1
        elif score >= 60 :
            label_dict["及格"] = label_dict.get("及格",0) + 1
        else :
            label_dict["不及格"] = label_dict.get("不及格",0) + 1
    return label_dict

real_score = scoresFromFile()
print(real_score)
print(mean(real_score))
print(abcde_label(real_score))

输出结果：

第1行数据非法，将被略去
第3行数据非法，将被略去
第12行数据非法，将被略去
[23, 23, 45, 65, 78, 96, 100, 1, 0, 23, 2, 87]
45.25
{'不及格': 7, '及格': 1, '中': 1, '优': 2, '良': 1}

【实例】 自动轨迹绘制

需求：根据脚本来绘制图形。数据给出如下：

300,0,144,1,0,0
300,0,144,0,1,0
300,0,144,0,0,1
300,0,144,1,1,0
300,0,108,0,1,1
184,0,72,1,0,1
184,0,72,0,0,0
184,0,72,0,0,0
184,0,72,0,0,0
184,1,72,1,0,1
184,1,72,0,0,0
184,1,72,0,0,0
184,1,72,0,0,0
184,1,72,0,0,0
184,1,720,0,0,0
34-55
预期结果
34-56.png
数据接口定义

下面给出代码：

#AutoTraceDraw.py
import turtle as t
t.title('自动轨迹绘制')
t.setup(800, 600, 0, 0)
t.pencolor("red")
t.pensize(5)
#数据读取
datals = []
f = open("D:\mypycode\AutoTraceDrawData.txt")
for line in f:
    line = line.replace("\n","")
    datals.append(list(map(eval, line.split(","))))
f.close()
#自动绘制
for i in range(len(datals)):
    t.pencolor(datals[i][3],datals[i][4],datals[i][5])
    t.fd(datals[i][0])
    if datals[i][1]:
        t.right(datals[i][2])
    else:
        t.left(datals[i][2])

t.done()

第 11、12 行的代码解释（ChatGPT）：

这两行代码的作用是读取文件中的每一行数据，将其中的换行符（\n）替换为空字符串（""），然后将字符串按照逗号（,）分隔，将每个子字符串转换为相应的数据类型（比如整数、浮点数等），最后将转换后的数据存储到一个列表（datals）中。 具体来说，第一行代码使用replace()方法将字符串中的 \n 替换为空字符串 ""，这是因为在文件中每行数据的末尾通常会包含一个换行符。第二行代码使用split()方法将字符串按照逗号分隔，得到一个子字符串列表。然后，map()函数将列表中的每个子字符串转换为相应的数据类型，比如使用eval()函数将字符串转换为数值类型。最后，list()函数将转换后的数据列表转换为一个普通列表，并将其添加到 datals 列表中。

filter(function，iterable)：过滤，根据指定的函数对指定的可迭代对象进行过滤。

  • 参数：函数，可迭代对象
    • 对 iterable 中的每个元素判断是否符合特定条件，保留结果为真的元素，舍弃结果为假的元素
    • None：不调用任何函数，只对可迭代对象中的元素本身判断真假
  • 函数值：一个迭代器
    • 如果要转换为列表，可以使用list()来转换
>>>gradesintlist =[78, 98, 90, 87]
>>>result=
list(filter(lambda x:x>=80,gradesintlist))
[98,90,87]

高维数据：仅利用最基本的二元关系展示数据间的复杂结构。

{
   "firstName" : "Tian" ,
   "lastName"  : "Song" ,
   "address"   : {
                   "streetAddr" : "中关村南大街5号" ,
                   "city"       : "北京市" ,
                   "zipcode"    : "100081" 
                 } ,
   "professional" : ["Computer Networking" , "Security"]
}

从空格分隔的文件中读入数据：

# 需读入的数据为：中国 美国 日本 德国 法国 英国 意大利
txt = open(fname).read()
ls = txt.split()
f.close()

输出结果：

>>> ls
['中国', '美国', '日本', '德国', '法国', '英国', '意大利']

从特殊符号$分隔的文件中读入数据：

# 需读入的数据为：中国$美国$日本$德国$法国$英国$意大利
txt = open(fname).read()
ls = txt.split("$")
f.close()

输出结果：

>>> ls
['中国', '美国', '日本', '德国', '法国', '英国', '意大利']

采用空格分隔方式将数据写入文件：

ls = ['中国', '美国', '日本']
f = open(fname, 'w')
f.write(' '.join(ls))
f.close()

采用特殊分隔方式将数据写入文件：

ls = ['中国', '美国', '日本']
f = open(fname, 'w')
f.write('$'.join(ls))
f.close()

二维数据的表示（使用列表类型）：

  • 使用两层for循环遍历每个元素
  • 外层列表中每个元素可以对应一行，也可以对应一列
[  [3.1398, 3.1349, 3.1376], 
   [3.1413, 3.1404, 3.1401]  ]

CSV数据存储格式（CSV：Comma-Separated Values）：

  • 国际通用的一二维数据存储格式，一般.csv扩展名
  • 每行一个一维数据，采用逗号分隔，无空行
  • Excel和一般编辑软件都可以读入或另存为csv文件
  • 如果某个元素缺失，逗号仍要保留
  • 二维数据的表头可以作为数据存储，也可以另行存储
  • 逗号为英文半角逗号，逗号与数据之间无额外空格
34-57.png
34-57.png

二维数据的存储：

  • 按行存或者按列存都可以，具体由程序决定
  • 一般索引习惯：ls[row][column]，先行后列
  • 根据一般习惯，外层列表每个元素是一行，按行存

从CSV格式的文件中读入数据：

fo = open(fname)
ls = []
for line in fo:
    line = line.replace("\n","")
    ls.append(line.split(","))
fo.close()

将数据写入CSV格式的文件：

ls = [[], [], []]    # 二维列表
f = open(fname, 'w')
for item in ls:
    f.write(','.join(item) + '\n')
f.close()

二维数据的逐一处理（采用二层循环）：

ls = [[1,2], [3,4], [5,6]] # 二维列表
for row in ls:
    for column in row:
         print(column)

wordcloud、imageio及其他

安装：

pip install wordcloud
34-58.png
wordcloud库常规方法

文本转为词云的过程：

  1. 分隔: 以空格分隔单词
  2. 统计: 单词出现次数并过滤
  3. 字体: 根据统计配置字号
  4. 布局: 颜色环境尺寸
34-59.png
配置对象参数

英文例子：

import wordcloud
txt = "life is short, you need python"
w = wordcloud.WordCloud(background_color = "white")
w.generate(txt)
w.to_file("D:\mypycode\mywordcloud\\test1img.png")

输出结果：

34-60
34-60

中文例子：

import jieba 
import wordcloud
txt = "程序设计语言是计算机能够理解和\
识别用户操作意图的一种交互体系，它按照\
特定规则组织计算机指令，使计算机能够自\
动进行各种运算处理。"
w = wordcloud.WordCloud( width=1000,\
    font_path="msyh.ttc",height=700)
w.generate(" ".join(jieba.lcut(txt)))
w.to_file("D:\mypycode\mywordcloud\pywcloud.png")

输出结果：

34-61.png
34-61.png

【实例】 有形状的词云

代码：

import jieba
import wordcloud
from imageio import imread
mk = imread("D:\mypycode\mywordcloud\guoba.png")

f = open("D:\mypycode\\threekingdomscnt\\threekingdoms.txt", "r", encoding="utf-8")
t = f.read()
f.close()
ls = jieba.lcut(t)
txt = " ".join(ls)
for ch in '!"#——$%&（。），()*+,-./:;；<：《》、=>?？@[\\]^_‘{|}~！“”':
    txt = txt.replace(ch, "")

w = wordcloud.WordCloud(font_path="msyh.ttc", mask=mk, width=1000, height=700, background_color="white")
w.generate(txt)
w.to_file("D:\mypycode\mywordcloud\\test3img.png")

输出结果（这个图形是我之前用 Python 代码生成的）：

34-62.png
34-62.png

在上面的例子中，用到了imageio。下面简单介绍之。

安装：

pip install imageio

官方文档：https://imageio.readthedocs.io/en/stable/examples.html

图片的保存：

from imageio import imread,imsave

im = imread('D:\mypycode\imageiostuff\Lumine.png')
print(im.shape)
imsave('D:\mypycode\imageiostuff\Lumine_copy.png',im)

输出结果1（打印信息，在terminal中显示。warning已略去）：

(1910, 987, 4)

输出结果2（在对应目录下可以找到 Lumine_copy.png）：

34-63.png
Lumine_copy.png

shape里的1910,987，指的是图片的像素，高度是1910像素，宽度是987像素。

shape里还剩下一个4，指的是颜色通道。

png 图片比 jpg 多了一个 Alpha 通道， 一个 RGB 颜色模型的真彩图形，用由红、绿、蓝三个色彩信息通道合成的，每个通道用了8位色彩深度，共计24位，包含了所有彩色信息。为实现图形的透明效果，png 图片采取在图形文件的处理与存储中附加上另一个8位信息的方法，这个附加的代表图形中各个素点透明度的通道信息就被叫做 Alpha 通道。

这里的im是numpy.ndarray，即上面的代码，我们使用 imageio 把一个图片转换成一个多维数组。把一张图片，转换为了数字格式。

以下只是我个人的理解，好像有那么一点道理，反正能说服我自己。不保证正确（不如说如果正确那还真是巧了）：

34-63dot5.png
34-63dot5.png

图片的修改：

from imageio import imread,imsave,imwrite

im = imread('D:\mypycode\imageiostuff\Lumine.png')

im_r = im.copy()
im_g = im.copy()
im_b = im.copy()
im_a = im.copy()

im_r[:,:,1] = 0
im_r[:,:,2] = 0
imsave('D:\mypycode\imageiostuff\Lumine_r.png',im_r)

im_g[:,:,0] = 0
im_g[:,:,2] = 0
imsave('D:\mypycode\imageiostuff\Lumine_g.png',im_g)

im_b[:,:,0] = 0
im_b[:,:,1] = 0
imwrite('D:\mypycode\imageiostuff\Lumine_b.png',im_b)
# imwrite 和 imsave 似乎效果一样

im_a[:,:,3] = 0.5*255  # 将 alpha 通道值设置为半透明
imsave('D:\mypycode\imageiostuff\Lumine_a.png',im_a)
34-64.png
上面代码的输出结果

注意：将一个图像保存为具有透明度的 PNG 格式时，必须将 alpha 通道的值归一化为[0, 255]范围内。因此，将一个 alpha 通道的值设置为 0.5 并不会生效。需要将其乘以 255，以将其值转换为[0, 255]范围中。

图片压缩。例如，我们需要压缩如下的图片：

34-65.jpeg
LLPaimon.jpeg
from imageio import imread,imwrite

im = imread('D:\mypycode\imageiostuff\LLPaimon.jpeg')

imwrite('D:\mypycode\imageiostuff\LLPaimon_25.jpeg',im,quality=25)
imwrite('D:\mypycode\imageiostuff\LLPaimon_50.jpeg',im,quality=50)
imwrite('D:\mypycode\imageiostuff\LLPaimon_75.jpeg',im,quality=75)
imwrite('D:\mypycode\imageiostuff\LLPaimon_100.jpeg',im,quality=100)
34-66.png
上面代码的输出结果

注意：在上面的例子中，我们压缩了 jpg/jpeg 文件，但若要压缩 png 文件，不能依葫芦画瓢简单地改一下文件名就行（至少目前的 imageio 版本是这样）。可能相关的讨论：

https://stackoverflow.com/questions/35859140/remove-transparency-alpha-from-any-image-using-pil

将多个PNG图片转为GIF。代码（改编自这里）：

import imageio
import os
import sys

def create_gif(source, name, myduration):
    """
    生成gif的函数，原始图片仅支持png
    source: 为png图片列表（排好序）
    name: 生成的文件名称
    myduration: 每张图片之间的时间间隔
    """
    frames = []  # 读入缓冲区
    for img in source:
        frames.append(imageio.imread(img))
    imageio.mimsave(name, frames, 'GIF', duration=myduration)
    print("done")

def main(or_path):
    """
    or_path: 目标的文件夹
    """
    path = os.chdir(or_path)
    pic_list = os.listdir()
    gif_name = input("Name the target file (end with .gif) :")
    duration_time = eval(input("Give the duration_time (0.5 recommended) :"))
    create_gif(pic_list, gif_name, duration_time)

if __name__ == '__main__':
    parm_list = sys.argv
    if len(parm_list) != 2:
        print("Please enter the folder you want to process !")
    else:
        main(parm_list[1])

考虑如下图片：

34-67.png
34-67.png

运行上面的代码：

34-68.png
34-68.png

最终效果：

34-69.gif
keqing_e.gif

第三方库与计算生态概览

Python第三方库安装

pip 安装方法：略。

文件安装方法（有些第三方库用 pip 可以下载，但无法安装？）：

  • pip下载后可得到可执行文件(pip)、源代码
  • 源代码则需要编译再安装
  • 如果操作系统没有编译环境，虽能下载但不能安装
  • 可以直接下载编译后的版本用于安装吗？

http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/

实例：安装 wordcloud 库

  • 步骤1：在UCI页面上搜索wordcloud
  • 步骤2：下载对应版本的文件放入pip路径
  • 步骤3：使用pip install <文件名>安装

集成安装方法（结合特定 Python 开发工具的批量安装）：

  • Anaconda 网址：https://www.continuum.io
  • 支持近800个第三方库
  • 包含多个主流工具
  • 适合数据计算领域开发

Python社区

Python社区：

实例：开发与区块链相关的程序

  • 第1步：在 pypi.org 搜索 blockchain
  • 第2步：挑选适合开发目标的第三方库作为基础
  • 第3步：完成自己需要的功能

程序设计模式

34-69.png
自顶向下

模块化设计：

  • 通过函数或对象封装将程序划分为模块及模块间的表达
  • 具体包括：主程序、子程序和子程序间关系
  • 分而治之：一种分而治之、分层抽象、体系化的设计思想
  • 紧耦合：两个部分之间交流很多，无法独立存在
  • 松耦合：两个部分之间交流较少，可以独立存在
  • 模块内部紧耦合、模块之间松耦合

配置化设计：

  • 引擎+配置：程序执行和配置分离，将可选参数配置化
  • 将程序开发变成配置文件编写，扩展功能而不修改程序
  • 关键在于接口设计，清晰明了、灵活可扩展

Python的第三方库

从数据处理到人工智能

Numpy：表达N维数组的最基础库

Pandas：Python 数据分析高层次应用库

  • 提供了简单易用的数据结构和数据分析工具
  • 理解数据类型与索引的关系，操作索引即操作数据
  • Python最主要的数据分析功能库，基于Numpy开发

SciPy：数学、科学和工程计算功能库

  • 提供了一批数学算法及工程数据运算功能
  • 类似Matlab，可用于如傅里叶变换、信号处理等应用
  • Python最主要的科学计算功能库，基于Numpy开发

Matplotlib：高质量的二维数据可视化功能库

  • 提供了超过100种数据可视化展示效果
  • 通过matplotlib.pyplot子库调用各可视化效果
  • Python最主要的数据可视化功能库，基于Numpy开发
34-70.png
34-70.png

Seaborn：统计类数据可视化功能库

  • 提供了一批高层次的统计类数据可视化展示效果
  • 主要展示数据间分布、分类和线性关系等内容
  • 基于Matplotlib开发，支持Numpy和Pandas

Mayavi：三维科学数据可视化功能库

  • 提供了一批简单易用的3D科学计算数据可视化展示效果
  • 目前版本是Mayavi2，三维可视化最主要的第三方库
  • 支持Numpy、TVTK、Traits、Envisage等第三方库
34-71.png
34-71.png

PyPDF2：用来处理pdf文件的工具集

  • 提供了一批处理PDF文件的计算功能
  • 支持获取信息、分隔/整合文件、加密解密等
  • 完全Python语言实现，不需要额外依赖，功能稳定
  • http://mstamy2.github.io/PyPDF2
from PyPDF2 import PdfFileReader, PdfFileMerger
merger = PdfFileMerger()
input1 = open("document1.pdf", "rb")
input2 = open("document2.pdf", "rb")
merger.append(fileobj = input1, pages = (0,3))
merger.merge(position = 2, fileobj = input2, pages = (0,1))
output = open("document-output.pdf", "wb")
merger.write(output)

NLTK：自然语言文本处理第三方库

  • 提供了一批简单易用的自然语言文本处理功能
  • 支持语言文本分类、标记、语法句法、语义分析等
  • 最优秀的Python自然语言处理库
from nltk.corpus import treebank
t = treebank.parsed_sents('wsj_0001.mrg')[0]
t.draw()
34-72.png
34-72.png

Python-docx：创建或更新Microsoft Word文件的第三方库

from docx import Document
document = Document()
document.add_heading('Document Title', 0)
p = document.add_paragraph('A plain paragraph having some ')
document.add_page_break()
document.save('demo.docx')

Scikit-learn：机器学习方法工具集

  • 提供一批统一化的机器学习方法功能接口
  • 提供聚类、分类、回归、强化学习等计算功能
  • 机器学习最基本且最优秀的Python第三方库

TensorFlow：AlphaGo背后的机器学习计算框架

  • 谷歌公司推动的开源机器学习框架
  • 将数据流图作为基础，图节点代表运算，边代表张量
  • 应用机器学习方法的一种方式，支撑谷歌人工智能应用
  • https://www.tensorflow.org/
import tensorflow as tf
init = tf.global_variables_initializer()
sess = tf.Session()
sess.run(init)
res = sess.run(result)
print('result:', res)

MXNet：基于神经网络的深度学习计算框架

  • 提供可扩展的神经网络及深度学习计算功能
  • 可用于自动驾驶、机器翻译、语音识别等众多领域
  • Python最重要的深度学习计算框架
  • https://mxnet.incubator.apache.org/

从Web解析到网络空间

Requests: 最友好的网络爬虫功能库

  • 提供了简单易用的类HTTP协议网络爬虫功能
  • 支持连接池、SSL、Cookies、HTTP(S)代理等
  • Python最主要的页面级网络爬虫功能库
  • http://www.python-requests.org/
import requests
r = requests.get('https://api.github.com/user',\
                 auth=('user', 'pass'))
r.status_code
r.headers['content-type']
r.encoding
r.text

Scrapy: 优秀的网络爬虫框架

  • 提供了构建网络爬虫系统的框架功能，功能半成品
  • 支持批量和定时网页爬取、提供数据处理流程等
  • Python最主要且最专业的网络爬虫框架
  • https://scrapy.org

pyspider：强大的Web页面爬取系统

  • 提供了完整的网页爬取系统构建功能
  • 支持数据库后端、消息队列、优先级、分布式架构等
  • Python重要的网络爬虫类第三方库
  • http://docs.pyspider.org

Beautiful Soup：HTML和XML的解析库

34-73.png
34-73.png

Re：正则表达式解析和处理功能库

Python-Goose：提取文章类型Web页面的功能库

  • 提供了对Web页面中文章信息/视频等元数据的提取功能
  • 针对特定类型Web页面，应用覆盖面较广
  • Python最主要的Web信息提取库
  • https://github.com/grangier/python-goose
from goose import Goose
url = 'http://www.elmundo.es/elmundo/2012/10/28/espana/1351388909.html'
g = Goose({'use_meta_language': False, 'target_language':'es'})
article = g.extract(url=url)
article.cleaned_text[:150]

Django：最流行的Web应用框架

  • 提供了构建Web系统的基本应用框架
  • MTV模式：模型(model)、模板(Template)、视图(Views)
  • Python最重要的Web应用框架，略微复杂的应用框架
  • https://www.djangoproject.com

Pyramid：规模适中的Web应用框架

  • 提供了简单方便构建Web系统的应用框架
  • 不大不小，规模适中，适合快速构建并适度扩展类应用
  • Python产品级Web应用框架，起步简单可扩展性好
  • https://trypyramid.com/
# 10行左右Hello Word程序
from wsgiref.simple_server import make_server
from pyramid.config import Configurator
from pyramid.response import Response
def hello_world(request):
    return Response('Hello World!')
if __name__ == '__main__':
    with Configurator() as config:
        config.add_route('hello', '/')
        config.add_view(hello_world, route_name='hello')
        app = config.make_wsgi_app()
    server = make_server('0.0.0.0', 6543, app)
    server.serve_forever()

Flask：Web应用开发微框架

  • 提供了最简单构建Web系统的应用框架
  • 特点是：简单、规模小、快速
  • Django > Pyramid > Flask
  • http://flask.pocoo.org
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello_world():
    return 'Hello, World!'

WeRoBot：微信公众号开发框架

# 对微信每个消息反馈一个Hello World
import werobot
robot = werobot.WeRoBot(token='tokenhere')
@robot.handler
def hello(message):
    return 'Hello World!'

aip：百度AI开放平台接口

  • 提供了访问百度AI服务的Python功能接口
  • 语音、人脸、OCR、NLP、知识图谱、图像搜索等领域
  • Python百度AI应用的最主要方式
  • https://github.com/Baidu-AIP/python-sdk

MyQR：二维码生成第三方库

从人机交互到艺术设计

PyQt5：Qt开发框架的Python接口

wxPython：跨平台GUI开发框架

import wx
app = wx.App(False)
frame = wx.Frame(None, wx.ID_ANY, "Hello World")
frame.Show(True)
app.MainLoop()

PyGObject：使用GTK+开发GUI的功能库

  • 提供了整合GTK+、WebKitGTK+等库的功能
  • GTK+：跨平台的一种用户图形界面GUI框架
  • 实例：Anaconda采用该库构建GUI
  • https://pygobject.readthedocs.io
import gi
gi.require_version("Gtk", "3.0")
from gi.repository import Gtk
window = Gtk.Window(title="Hello World")
window.show()
window.connect("destroy", Gtk.main_quit)
Gtk.main()

PyGame：简单的游戏开发功能库

  • 提供了基于SDL的简单游戏开发功能及实现引擎
  • 理解游戏对外部输入的响应机制及角色构建和交互机制
  • Python游戏入门最主要的第三方库
  • http://www.pygame.org

Panda3D：开源、跨平台的3D渲染和游戏开发库

  • 一个3D游戏引擎，提供Python和C++两种接口
  • 支持很多先进特性：法线贴图、光泽贴图、卡通渲染等
  • 由迪士尼和卡尼基梅隆大学共同开发
  • http://www.panda3d.org

cocos2d：构建2D游戏和图形界面交互式应用的框架

  • 提供了基于OpenGL的游戏开发图形渲染功能
  • 支持GPU加速，采用树形结构分层管理游戏对象类型
  • 适用于2D专业级游戏开发
  • http://python.cocos2d.org/

VR Zero：在树莓派上开发VR应用的Python库

pyovr：Oculus Rift的Python开发接口

  • 针对Oculus VR设备的Python开发库
  • 基于成熟的VR设备，提供全套文档，工业级应用设备
  • Python+虚拟现实领域探索的一种思路
  • https://github.com/cmbruns/pyovr

Vizard：基于Python的通用VR开发引擎

Quads：迭代的艺术

ascii_art：ASCII艺术库

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