嵩天老师python基础课程笔记-8

文章目录

    • Week8 程序设计方法
      • 8.1 实例13:体育竞技分析
      • 8.2 python程序设计思维
      • 8.3 python第三方库安装
      • 8.4 模块7:os库的使用
      • 8.5 实例14:第三方库自动安装脚本
      • 8.1 实例13:体育竞技分析
      • 8.2 python程序设计思维
      • 8.3 python第三方库安装
      • 8.4 模块7:os库的使用
      • 8.5 实例14:第三方库自动安装脚本
      • 英文字符的鲁棒输入
      • 数字的鲁棒输入

Week8 程序设计方法

8.1 实例13:体育竞技分析

8.2 python程序设计思维

8.3 python第三方库安装

8.4 模块7:os库的使用

8.5 实例14:第三方库自动安装脚本

8.1 实例13:体育竞技分析

  • 问题分析:毫厘是多少?如何科学分析体育竞技比赛

  • 输入:球员水平

  • 输出:可预测比赛成绩

  • 计算思维:抽象+自动化

    • 模拟:抽象比赛过程+自动化执行N场比赛
    • N越大,比赛结果分析越科学
  • 规则:

    • 双人击球:A&B,回合制,5局3胜
    • 开始时一方先发球,直至判分,接下来胜者发球
    • 球员只能在发球局得分,15分胜一局
  • 自顶向下(设计):

    • 将一个总问题表达为若干小问题的组成形式
    • 使用同样的方法进一步分解小问题
    • 直至,小问题可以用计算机简单明了解决
  • 自底向上(执行):

    • 分单元测试,逐步组装
    • 按照自顶向下的相反路径操作
    • 直至系统各部分组装的思路都经过测试和验证
  • 程序总体框及步骤:

    • 步骤1:打印程序的介绍性信息式
    • 步骤2:获得程序运行参数:proA,proB,n
    • 步骤3:利用球员A和B的能力值,模拟n局比赛
    • 步骤4:输出球员A和B获胜的场次及概率
  • 四个函数完成四个步骤

#Sport
from random import random

#主函数
def main():
    printIntro()
    probA,probB,n=getInputs()
    winsA,winsB = simNGames(n,probA,probB)
    printSummary(winsA,winsB)

#打印介绍信息
def printIntro():
    print('这个程序模拟两个选手A和B的某种竞技比赛')
    print('程序运行需要A和B的能力值(以0到1之间的小数表示)')

#获取输入
def getInputs():
    a = eval(input('请输入选手A的能力值(0-1):'))
    b = eval(input('请输入选手B的能力值(0-1):'))
    n = eval(input('请输入比赛的场次:'))
    return a,b,n

#模拟n场比赛
def simNGames(n,probA,probB):
    winsA,winsB = 0,0
    for i in range(n):
        scoreA,scoreB = simOneGame(probA,probB)
        if scoreA > scoreB:
            winsA += 1
        else:
            winsB += 1
    return winsA,winsB

#模拟一场比赛
def simOneGame(probA,probB):
    scoreA,scoreB = 0,0
    serving = 'A'
    while not gameOver(scoreA,scoreB):
        if serving == 'A':
            if random() < probA:
                scoreA += 1
            else:
                serving = 'B'
        else:
            if serving == 'B':
                if random() < probB:
                    scoreB += 1
                else:
                    serving = 'A'
    return scoreA,scoreB

#判断比赛是否结束
def gameOver(a,b):
    return a == 15 or b == 15

            
#表示模拟结果
def printSummary(winsA,winsB):
    n = winsA + winsB
    print('竞技分析开始,共进行{}场比赛'.format(n))
    print('选手A获胜{}场比赛,占比{:0.1%}'.format(winsA,winsA/n))
    print('选手B获胜{}场比赛,占比{:0.1%}'.format(winsB,winsB/n))

main()
这个程序模拟两个选手A和B的某种竞技比赛
程序运行需要A和B的能力值(以0到1之间的小数表示)
竞技分析开始,共进行10000场比赛
选手A获胜10000场比赛,占比100.0%
选手B获胜0场比赛,占比0.0%

8.2 python程序设计思维

  • 三大思维:
    • 逻辑思维:推理和演绎,数学为代表
    • 实证思维:实验和验证,物理为代表
    • 计算思维:设计和构造,计算机为代表
  • 计算思维:抽象和自动化
    • 抽象问题的计算过程,利用计算机自动化求解
  • 例子:
  • 计数求和,1-100的和:
    • 逻辑思维:求和公式
    • 计算思维:代码直接累加求和
  • 圆周率:
    • 逻辑思维:求公式,画多边形逼近
    • 计算思维:蒙特卡洛方法
  • 天气预报:
    • 实证思维:从历史数据推理未来
    • 计算思维:建立模型训练预报
  • 量化分析:
    • 实证+逻辑:自己猜
    • 计算思维:使用机器学习来自动购买
  • 计算思维:关注过程,关注设计和构造,而非因果
  • 编程是将计算思维变成现实的手段
  • 计算生态:竞争发展、相互依存、迅速更迭
  • python的生态
    • 大量第三方库:野蛮生长和自然选择
    • 库之间的相互依存普遍
  • 从应用需求到软件产品
    1. 产品定义:对应用需求充分理解和明确定义
    2. 系统架构:以系统方式思考产品技术的实现
    3. 设计与实现:结合架构完成关键设计及系统实现
    4. 用户体验:从用户角度思考应用的效果

8.3 python第三方库安装

  • 三种方法安装第三方库
    1. 使用pip命令
    2. 集成安装方法
    3. 文件安装方法
  • 使用python自带的pip工具安装
    • pip install <第三方库>:安装第三方库
    • pip install -U<第三方库>:更新第三方库
    • pip unstall <第三方库>:卸载指定第三方库
    • pip downlooad<第三方库>:下载不安装第三方库
    • pip show<第三方库>:列出指定第三方库的详细信息
    • pip search<关键字>:根据关键字在名称和介绍中搜索第三方库
    • pip list:列出已经安装好的库
  • 集成安装:anaconda,下载一个第三方库就有了800多个包
  • 文件安装:编译安装,可以使用网站进行安装

8.4 模块7:os库的使用

  • os库提供了通用的、基本的操作系统交互功能
  • 常用路径操作、进程管理、环境参数等几类
    • 路径操作:os.path子库,处理文件路径及信息
    • 进程管理:启动系统中其他程序
    • 环境参数:获得系统中软件信息等环境参数
  • os库的路径操作
    • os.path.abspath(path):返回path在当前系统中的绝对路径
    • os.path.normpath(path):归一化path的表示形式,统一用\分隔路径
    • os.path.relpath(path):返回当前程序与文件之间的相对路径(relative path)
    • os.path.dirname(path):返回path中目录名称
    • os.path.basename:返回path中最后文件名称
    • os.path.join(path,*paths):组合path与paths,返回一个路径字符串
    • os.path.exists(path):判断path对应文件路径或者目录是否存在,返回True或False
    • os.path.isfile(path):判断path对应文件是否为已存在文件,返回True或者False
    • os.path.isdir(path):判断path所对应是否为已存在的目录,返回True或者False
    • os.path.getatime(path):返回path对应文件或目录的上一次访问时间
    • os.path.getmtime(path):返回path对应文件目录最近一次修改时间
    • os.path.getctime(path):返回path对应文件或目录的创建时间
    • os.path.size(file):判断path所存在文件大小
  • 进程管理:使用python调用其他程序
    • os.system(程序路径)
  • 换境参数:获取或改变系统环境信息
    • os.chdir(path):修改当前程序的操作路径
    • os.getcwd():获得当前路径
    • os.getloginin():获得当前登录用户名
    • os.cpu_count()获得当前cpu数量
    • os.urandom(n):获得n个字节长度的随机字符串,通常用于加解密运算
import os
print(os.getcwd())
print(os.getlogin())
print(os.cpu_count())
print(os.urandom(4))
f:\Users\Administrator\Documents\笔记\记录笔记\北理python\jupyter note\基础
Administrator
12
b'V\x81\x9dq'

8.5 实例14:第三方库自动安装脚本

  • 需求:自动安装批量第三方库
    • 自动用pip安装
#BatchInstall
import os
libs={"numpy","matplotlib","pillow","sklearn","requests",\
        "jieba","beautifulsoup4","wheel","networkx","sympy",\
        "pyinstaller","django","flask","werobot","pyqt5",\
        "pandas","pyopengl","pypdf2","docopt","pygame"}
try:
    for lib in libs:
        os.system('pip install'+lib)
    print('successful')
except:
    print('failed somehow')
successful

英文字符的鲁棒输入

描述
获得用户的任何可能输入,将其中的英文字符进行打印输出,程序不出现错误。

#英文字符的鲁棒输入
s=input()
for i in s:
    if i in ['a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n','o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z']:
        print(i,end='')
abce
#参考答案
alpha = []
for i in range(26):
    alpha.append(chr(ord('a') + i))
    alpha.append(chr(ord('A') + i))
s = input()
for c in s:
    if c in alpha:
        print(c, end="")

数字的鲁棒输入

描述
获得用户输入的一个数字,可能是浮点数或复数,如果是整数仅接收十进制形式,且只能是数字。对输入数字进行平方运算,输出结果。‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‪‬‮‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‭‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‭‬‪‬

要求:‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‪‬‮‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‭‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‭‬‪‬

(1)无论用户输入何种内容,程序无错误;‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‪‬‮‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‭‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‭‬‪‬

(2)如果输入有误,请输出"输入有误"。

#数字的鲁棒输入
s = input()
try:
    if complex(s)==complex(eval(s)):
        print(pow(eval(s),2))
except:
    print('输入有误')
输入有误

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