北理工嵩天Python语言程序设计笔记（9 程序设计方法学）

前言

本文是对《北理工 嵩天/黄天宇/礼欣 Python语言程序设计》的学习笔记，供自己查阅使用。

文章目录

0. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（目录）
1. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（2 Python基本语法元素）
2. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（3 Python基本图形绘制）
3. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（4 基本数据类型）
4. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（5 程序的控制结构）
5. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（6 函数和代码复用）
6. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（7 组合数据类型）
7. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（8 文件和数据格式化）
8. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（9 程序设计方法学）
9. 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（10 Python计算生态概览）

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9 程序设计方法学

9.1 实例13: 体育竞技分析

• 体育竞技分析：模拟N场比赛

  • 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
  • 当N越大时，比赛结果分析会越科学

• 自顶向下（分而治之）

  • 将一个总问题表达为若干个小问题组成的形式
  • 使用同样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的解决

• 自底向上(执行)（模块化集成）

  • 逐步组建复杂系统的有效测试方法
  • 分单元测试，逐步组装
  • 按照自顶向下相反的路径操作
  • 直至，系统各部分以组装的思路都经过测试和验证

9.2 Python程序设计思维

9.2.1 计算思维与程序设计

• 逻辑思维：推理和演绎，数学为代表，A->B B->C A->C

• 实证思维：实验和验证，物理为代表，引力波<-实验

• 计算思维：设计和构造，计算机为代表，汉诺塔递归

  Computational Thinking 抽象问题的计算过程，利用计算机自动化求解

9.2.2 计算生态与Python语言

• 竞争发展；相互依存；迅速更迭
• 创新：跟随创新、集成创新、原始创新

9.2.3 用户体验与软件产品

• 方法1：进度展示

  • 如果程序需要计算时间，可能产生等待，请增加进度展示
  • 如果程序有若干步骤，需要提示用户，请增加进度展示
  • 如果程序可能存在大量次数的循环，请增加进度展示

• 方法2：异常处理

  • 当获得用户输入，对合规性需要检查，需要异常处理
  • 当读写文件时，对结果进行判断，需要异常处理
  • 当进行输入输出时，对运算结果进行判断，需要异常处理

• 其他类方法

  • 打印输出：特定位置，输出程序运行的过程信息
  • 日志文件：对程序异常及用户使用进行定期记录
  • 帮助信息：给用户多种方式提供帮助信息

9.2.4 基本的程序设计模式

• 自顶向下设计
• 模块化设计
• 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
• 应用开发：产品定义，系统架构，设计与实现，用户体验

9.3 Python第三方库安装

9.3.1 看见更大的Python世界

• PyPI: Python Package Index
• https://pypi.org/

9.3.2 第三方库的pip安装方法

pip –h
pip install <第三方库名>  # 安装指定的第三方库
pip install –U <第三方库名>  # 使用-U标签更新已安装的指定第三方库
pip uninstall <第三方库名>  # 卸载指定的第三方库
pip download <第三方库名>  # 下载但不安装指定的第三方库
pip show <第三方库名>  # 列出某个指定第三方库的详细信息
pip search <关键词>  # 根据关键词在名称和介绍中搜索第三方库
pip list  # 列出当前系统已经安装的第三方库

9.3.3 第三方库的集成安装方法

• 集成安装：结合特定Python开发工具的批量安装，Anaconda

9.3.4 第三方库的文件安装方法

• 某些第三方库pip下载后，需要编译再安装

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

pip install <文件名>

Python官方文档：https://docs.python.org/zh-cn/3/

9.4 模块7: os库的基本使用

os库提供通用的、基本的操作系统交互功能

• 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：获得系统软硬件信息等环境参数

9.4.1 os库之路径操作

os.path子库以path为入口，用于操作和处理文件路径

import os.path
import os.path as op

9.4.2 os库之进程管理

os.system(command)

• 执行程序或命令command
• 在Windows系统中，返回值为cmd的调用返回信息

import os
os.system("C:\\Windows\\System32\\calc.exe")
>>>
0  # 调用成功，返回0

9.4.3 os库之环境参数

9.5 实例14: 第三方库自动安装脚本

• 需求：批量安装第三方库需要人工干预，能否自动安装？
• 自动执行pip逐一根据安装需求安装

#BatchInstall.py
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")