嵩天老师python基础课程笔记-8

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