北理工嵩天Python语言程序设计笔记（10 Python计算生态概览）
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
- 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（目录）
- 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（2 Python基本语法元素）
- 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（3 Python基本图形绘制）
- 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（4 基本数据类型）
- 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（5 程序的控制结构）
- 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（6 函数和代码复用）
- 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（7 组合数据类型）
- 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（8 文件和数据格式化）
- 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（9 程序设计方法学）
- 北理工嵩天Python语言程序设计笔记（10 Python计算生态概览）
笔记目录
- 前言
- 文章目录
- 10 Python计算生态概览
-
- 10.1 从数据处理到人工智能
-
- 10.1.1 Python库之数据分析
- 10.1.2 Python库之数据可视化
- 10.1.3 Python库之文本处理
- 10.1.4 Python库之机器学习
- 10.2 实例15: 霍兰德人格分析雷达图
- 10.3 从Web解析到网络空间
-
- 10.3.1 Python库之网络爬虫
- 10.3.2 Python库之Web信息提取
- 10.3.3 Python库之Web网站开发
- 10.3.4 Python库之网络应用开发
- 10.4 从人机交互到艺术设计
-
- 10.4.1 Python库之图形用户界面
- 10.4.2 Python库之游戏开发
- 10.4.3 Python库之虚拟现实
- 10.4.4 Python库之图形艺术
- 10.5实例16: 玫瑰花绘制
- 课程总结
10 Python计算生态概览
10.1 从数据处理到人工智能
10.1.1 Python库之数据分析
Numpy: 表达N维数组的最基础库
Pandas: Python数据分析高层次应用库
- Series = 索引+ 一维数据
- DataFrame= 行列索引+ 二维数据
SciPy: 数学、科学和工程计算功能库
10.1.2 Python库之数据可视化
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
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
10.1.3 Python库之文本处理
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
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
Python-docx：创建或更新Microsoft Word文件的第三方库
- 提供创建或更新.doc.docx等文件的计算功能
- 增加并配置段落、图片、表格、文字等，功能全面
10.1.4 Python库之机器学习
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：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
10.2 实例15: 霍兰德人格分析雷达图
- 霍兰德人格分析
- 霍兰德认为：人格兴趣与职业之间应有一种内在的对应关系
- 人格分类：研究型、艺术型、社会型、企业型、传统型、现实性
- 职业：工程师、实验员、艺术家、推销员、记事员、社会工作者
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib
matplotlib.rcParams['font.family'] = 'SimHei'
radar_labels = np.array(['研究型(I)', '艺术型(A)', '社会型(S)',
'企业型(E)', '常规型(C)', '现实型(R)'])
data = np.array([[0.40, 0.32, 0.35, 0.30, 0.30, 0.88],
[0.85, 0.35, 0.30, 0.40, 0.40, 0.30],
[0.43, 0.89, 0.30, 0.28, 0.22, 0.30],
[0.30, 0.25, 0.48, 0.85, 0.45, 0.40],
[0.20, 0.38, 0.87, 0.45, 0.32, 0.28],
[0.34, 0.31, 0.38, 0.40, 0.92, 0.28]]) # 数据值
data_labels = ('艺术家', '实验员', '工程师', '推销员', '社会工作者', '记事员')
angles = np.linspace(0, 2 * np.pi, 6, endpoint=False)
data = np.concatenate((data, [data[0]]))
angles = np.concatenate((angles, [angles[0]]))
radar_labels = np.concatenate((radar_labels, [radar_labels[0]]))
fig = plt.figure(facecolor="white")
plt.subplot(111, polar=True)
plt.plot(angles, data, 'o-', linewidth=1, alpha=0.2)
plt.fill(angles, data, alpha=0.25)
plt.thetagrids(angles * 180 / np.pi, radar_labels)
plt.figtext(0.52, 0.95, '霍兰德人格分析', ha='center', size=20)
legend = plt.legend(data_labels, loc=(0.94, 0.80), labelspacing=0.1)
plt.setp(legend.get_texts(), fontsize='large')
plt.grid(True)
plt.savefig('holland_radar.jpg')
plt.show()
10.3 从Web解析到网络空间
10.3.1 Python库之网络爬虫
Requests: 最友好的网络爬虫功能库
Scrapy: 优秀的网络爬虫框架
pyspider: 强大的Web页面爬取系统
10.3.2 Python库之Web信息提取
Beautiful Soup: HTML和XML的解析库
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
10.3.3 Python库之Web网站开发
Django: 最流行的Web应用框架
Pyramid: 规模适中的Web应用框架
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
10.3.4 Python库之网络应用开发
WeRoBot: 微信公众号开发框架
- 提供了解析微信服务器消息及反馈消息的功能
- 建立微信机器人的重要技术手段
aip: 百度AI开放平台接口
MyQR: 二维码生成第三方库
10.4 从人机交互到艺术设计
10.4.1 Python库之图形用户界面
PyQt5: Qt开发框架的Python接口
- 提供了创建Qt5程序的Python API接口
- Qt是非常成熟的跨平台桌面应用开发系统，完备GUI
- 推荐的Python GUI开发第三方库
wxPython: 跨平台GUI开发框架
PyGObject: 使用GTK+开发GUI的功能库
10.4.2 Python库之游戏开发
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
Panda3D:开源、跨平台的3D渲染和游戏开发库
cocos2d: 构建2D游戏和图形界面交互式应用的框架
10.4.3 Python库之虚拟现实
VR Zero: 在树莓派上开发VR应用的Python库
pyovr: Oculus Rift的Python开发接口
Vizard: 基于Python的通用VR开发引擎
- 专业的企业级虚拟现实开发引擎
- 提供详细的官方文档
- 支持多种主流的VR硬件设备，具有一定通用性
10.4.4 Python库之图形艺术
Quads: 迭代的艺术
- 对图片进行四分迭代，形成像素风
- 可以生成动图或静图图像
- 简单易用，具有很高展示度
ascii_art: ASCII艺术库
- 将普通图片转为ASCII艺术风格
- 输出可以是纯文本或彩色文本
- 可采用图片格式输出
turtle: 海龟绘图体系
10.5实例16: 玫瑰花绘制
略
课程总结
- Python语法的三个阶段
- Python基础语法：函数式编程
- Python进阶语法：面向对象编程
- Python高级语法：Pythonic编程