《Python极客项目编程》([美] Mahesh Venkitachalam)【文字版_PDF电子书_推荐】_计算机类

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《Python极客项目编程》([美] Mahesh Venkitachalam)【文字版_PDF电子书_推荐】

《Python极客项目编程》封面图片

书名:Python极客项目编程
作者:MaheshVenkitachalam
出版社:人民邮电出版社
译者:王海鹏
出版日期:2017-5
页数:/
ISBN:9787115449764
7.8
豆瓣评分
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内容简介:

Python是一种解释型、面向对象、动态数据类型的高级程序设计语言。通过Python编程,我们能够解决现实生活中的很多任务。 本书通过14个有趣的项目,帮助和鼓励读者探索Python编程的世界。全书共14章,分别介绍了通过Python编程实现的一些有趣项目,包括解析iTunes播放列表、模拟人工生命、创建ASCII码艺术图、照片拼接、生成三维立体图、创建粒子模拟的烟花喷泉效果、实现立体光线投射算法,以及用Python结合Arduino和树莓派等硬件的电子项目。本书并不介绍Python语言的基础知识,而是通过一系列不简单的项目,展示如何用Python来解决各种实际问题,以及如何使用一些流行的Python库。 本书适合那些想要通过Python编程来进行尝试和探索的读者,适合了解基本的Python语法和基本的编程概念的读者进一步学习,对于Python程序员有一定的启发和参考价值。

作者简介:

Mahesh Venkitachalam是一位拥有二十年编程经验的软件工程师。 他从八年级就开始培养对技术的热情,汇集成了他受欢迎的电子和编程博客:electronut.in。

目  录:

第1章 解析iTunes播放列表 3

1.1iTunes播放列表文件剖析3

1.2所需模块5

1.3代码5

1.3.1查找重复5

1.3.2提取重复6

1.3.3查找多个播放列表中

共同的音轨7

1.3.4收集统计信息8

1.3.5绘制数据8

1.3.6命令行选项9

1.4完整代码10

1.5运行程序13

1.6小结14

1.7实验14

第2章万花尺15

2.1参数方程16

2.1.1万花尺方程17

2.1.2海龟画图19

2.2所需模块20

2.3代码20

2.3.1Spiro构造函数20

2.3.2设置函数21

2.3.3restart()方法21

2.3.4draw()方法22

2.3.5创建动画22

2.3.5SpiroAnimator类23

2.3.5genRandomParams()方法24

2.3.6重新启动程序24

2.3.7update()方法25

2.3.8显示或隐藏光标25

2.3.9保存曲线25

2.3.10解析命令行参数和初始化26

2.4完整代码27

2.5运行万花尺动画32

2.6小结33

2.7实验33

第二部分模拟生命

第3章Conway生命游戏37

3.1工作原理38

3.2所需模块39

3.3代码40

3.3.1表示网格40

3.3.2初始条件41

3.3.3边界条件41

3.3.4实现规则42

3.3.5向程序发送命令行参数43

3.3.6初始化模拟43

3.4完整代码44

3.5运行模拟人生的游戏46

3.6小结47

3.7实验47

第4章用Karplus-Strong算法产生

音乐泛音49

4.1工作原理51

4.1.1模拟51

4.1.2创建WAV文件52

4.1.3小调五声音阶53

4.2所需模块54

4.3代码54

4.3.1用deque实现环形缓冲区54

4.3.2实现Karplus-Strong算法55

4.3.3写WAV文件56

4.3.4用pygame播放WAV

文件56

4.3.5main()方法57

4.4完整代码58

4.5运行拨弦模拟61

4.6小结62

4.7实验62

第5章类鸟群:仿真鸟群63

5.1工作原理64

5.2所需模块64

5.3代码64

5.3.1计算类鸟群的位置和速度65

5.3.2设置边界条件66

5.3.3绘制类鸟群67

5.3.4应用类鸟群规则68

5.3.5添加个体70

5.3.6驱散类鸟群71

5.3.7命令行参数71

5.3.8Boids类71

5.4完整代码72

5.5运行类鸟群模拟75

5.6小结76

5.7实验76

第三部分图片之乐

第6章ASCII文本图形79

6.1工作原理80

6.2所需模块81

6.3代码81

6.3.1定义灰度等级和网格82

6.3.2计算平均亮度82

6.3.3从图像生成ASCII内容83

6.3.4命令行选项84

6.3.5将ASCII文本图形字符

串写入文本文件84

6.4完整代码85

6.5运行ASCII文本图形生成程序87

6.6小结87

6.7实验88

第7章照片马赛克89

7.1工作原理90

7.1.1分割目标图像90

7.1.2平均颜色值91

7.1.3匹配图像91

7.2所需模块92

7.3代码92

7.3.1读入小块图像92

7.3.2计算输入图像的平均

颜色值93

7.3.3将目标图像分割成网格93

7.3.4寻找小块的最佳匹配94

7.3.5创建图像网格95

7.3.6创建照片马赛克96

7.3.7添加命令行选项97

7.3.8控制照片马赛克的大小97

7.4完整代码98

7.6运行照片马赛克生成程序102

7.7小结103

7.7实验103

第8章三维立体画105

8.1工作原理106

8.1.1感知三维立体画中的深度106

8.1.2深度图108

8.2所需模块109

8.3代码109

8.3.1重复给定的平铺图像109

8.3.2从创建随机圆平铺110

8.3.3创建三维立体画111

8.3.4命令行选项112

8.4完整代码113

8.5运行三维立体画生成程序115

8.6小结117

8.7实验117

第四部分走进三维

第9章理解OpenGL121

9.1老式OpenGL122

9.2现代OpenGL:三维图形管线124

9.2.1几何图元124

9.2.2三维变换125

9.2.3着色器127

9.2.4顶点缓冲区128

9.2.5纹理贴图129

9.2.6显示OpenGL129

9.3所需模块130

9.4代码130

9.4.1创建OpenGL窗口130

9.4.2设置回调131

9.4.3Scene类133

9.5完整代码137

9.6运行OpenGL应用程序142

9.7小结143

9.8实验143

第10章粒子系统145

10.1工作原理146

10.1.1为粒子运动建模147

10.1.2设置最大范围147

10.1.3渲染粒子149

10.1.4利用OpenGL混合来

创建更逼真火花149

10.1.5使用公告板150

10.1.6生成火花动画151

10.2所需模块151

10.3粒子系统的代码151

10.3.1定义粒子的几何形状152

10.3.2为粒子定义时间延迟

数组153

10.3.3设置粒子初始速度153

10.3.4创建顶点着色器154

10.3.5创建片段着色器156

10.3.6渲染156

10.3.7Camera类158

10.4粒子系统完整代码158

10.5盒子代码164

10.6主程序代码166

10.6.1每步更新这些粒子167

10.6.2键盘处理程序168

10.6.3管理主程序循环168

10.7完整主程序代码169

10.8运行程序172

10.9小结172

10.10实验172

第11章体渲染173

11.1工作原理174

11.1.1数据格式174

11.1.2生成光线175

11.1.3显示OpenGL窗口177

11.2所需模块178

11.3项目代码概述178

11.4生成三维纹理178

11.5完整的三维纹理代码180

11.6生成光线181

11.6.1定义颜色立方体的

几何形状182

11.6.2创建帧缓冲区对象184

11.6.3渲染立方体的背面185

11.6.4渲染立方体的正面185

11.6.5渲染整个立方体186

11.6.6调整大小处理程序187

11.7完整的光线生成代码187

11.8体光线投射192

11.8.1顶点着色器194

11.8.2片段着色器194

11.9完整的体光线投射代码196

11.10二维切片199

11.10.1顶点着色器201

11.10.2片段着色器202

11.10.3针对二维切片的

用户界面202

11.11完整的二维切片代码203

11.12代码整合206

11.13完整的主文件代码207

11.14运行程序209

11.15小结210

11.16实验210

第五部分玩硬件

第12章Arduino简介215

12.1Arduino216

12.2Arduino生态系统217

12.2.1语言218

12.2.2IDE218

12.2.3社区218

12.2.4外设219

12.3所需模块219

12.4搭建感光电路219

12.4.1电路工作原理219

12.4.2Arduino程序220

12.4.3创建实时图表221

12.5Python代码222

12.6完整的Python代码224

12.7运行程序226

12.8小结227

12.9实验227

第13章激光音乐秀229

13.1用激光产生图案230

13.1.1电机控制230

13.1.2快速傅里叶变换232

13.2所需模块233

13.2.1搭建激光秀234

13.2.2连接电机驱动器236

13.3Arduino程序237

13.3.1配置Arduino数字

输出引脚238

13.3.2主循环238

13.3.3停止电机240

13.4Python代码240

13.4.1选择音频设备241

13.4.2从输入设备读取数据241

13.4.3计算数据流的FFT242

13.4.4从FFT值提取频率

信息243

13.4.5将频率转换为电机

速度和方向243

13.4.6测试电机设置244

13.4.7命令行选项245

13.4.8手动测试245

13.5完整的Python代码246

13.6运行程序249

13.7小结250

13.8实验250

第14章基于树莓派的天气监控器253

14.1硬件254

14.1.1DHT11温湿度传感器254

14.1.2树莓派255

14.1.3设置树莓派255

14.2安装和配置软件256

14.2.1操作系统257

14.2.2初始配置257

14.2.3Wifi设置257

14.2.4设置编程环境258

14.2.5通过SSH连接259

14.2.6Web框架Bottle259

14.2.7用flot绘制260

14.2.8关闭树莓派261

14.3搭建硬件262

14.4代码263

14.4.1处理传感器数据请求264

14.4.2绘制数据264

14.4.3update()方法267

14.4.4用于LED的JavaScript

处理程序267

14.4.5添加交互性268

14.5完整代码269

14.6运行程序272

14.7小结273

14.8实验273

附录A软件安装275

附录B基础实用电子学281

附录C树莓派的建议和技巧289

 《Python极客项目编程》([美] Mahesh Venkitachalam)【文字版_PDF电子书_下载】大小:6.12MB已经过安全软件检测无毒,请您放心下载。 浏览器不支持脚本!

摘要:在编程学习资源泛滥的时代,一本真正能够激发创造力、将代码与趣味实践深度融合的书籍显得尤为珍贵。《Python极客项目编程》由美国技术专家Mahesh Venkitachalam撰写,它并非一本枯燥的语法手册,而是一场通往编程艺术与科学前沿的探险之旅。本书通过一系列精心设计的极客项目,如模拟生命游戏、绘制分形图案、构建音乐合成器以及开发动态数据可视化应用,引导读者在动手实践中掌握Python的核心技巧与高级库。它巧妙地平衡了理论深度与实操乐趣,让每一个代码块都成为构建奇妙世界的基石。无论是图像处理、声音生成还是物理模拟,书中项目都展示了Python在解决实际问题时的强大表现力。本文将从书籍的核心理念、项目设计逻辑、技术覆盖广度以及学习路径价值四个维度,深度剖析这本佳作如何帮助读者从“会用Python”跨越到“玩转Python”,最终成为一名真正的技术极客。

1、核心理念与成书动机

本书的诞生源于作者对传统编程教学方式的反思。Mahesh Venkitachalam观察到,许多教程过分强调语法细节或算法理论,导致初学者在完成基础学习后依然感到茫然,无法将知识转化为有形的成果。他坚信,真正的编程能力是在解决具体、有趣甚至带有一丝“疯狂”的问题时锤炼出来的。因此,这本书的核心并非传授Python的每一个角落,而是搭建一座从知识到创造的桥梁,让读者在完成一个个酷炫项目的过程中,自然而然地掌握编程思维。

作者将“极客精神”贯穿全书,这种精神体现在对技术极限的探索和对美学体验的追求上。书中的项目绝非简单的“Hello World”变体,而是涉及计算机图形学、信号处理、人工智能等多个领域的迷你工程。例如,通过构建一个具有自我复制能力的“生命游戏”,读者不仅能理解细胞自动机的原理,更能体会到复杂系统从简单规则中涌现的哲学美感。这种将理性逻辑与感性创意结合的方式,正是本书区别于其他编程书籍的最大魅力所在。

此外,本书的编排充分考虑了读者的认知曲线。每个项目都遵循“目标概述-技术准备-分步实现-拓展思考”的结构,确保读者不会在复杂的代码中迷失方向。作者刻意避免了冗长的理论铺垫,而是将必要的数学和计算机科学知识嵌入到项目需求中,让读者在“用”的过程中理解“为什么”。这种以问题为导向的学习模式,极大地降低了入门门槛,同时保持了技术深度的挑战性。

2、项目设计的逻辑与趣味

本书精选的十几个项目,每一个都像是一个精心设计的谜题,等待着读者去破解。从视觉上令人惊叹的分形树生成器,到听觉上能模拟电子乐器的合成器,项目覆盖了多种感官体验。例如,在“模拟粒子系统”项目中,读者需要编写代码来模拟数千个粒子的运动、碰撞与引力效应。这看似复杂,但通过面向对象编程和物理引擎的简单建模,最终呈现出的绚丽烟花效果,会让所有付出变得值得。

项目之间的递进关系设计得尤为精妙。起初的几个项目,如“绘制万花尺图案”,主要锻炼读者的数学计算能力和对turtle库的掌握;而到了中后期,如“构建视频特效处理器”,则要求读者综合运用NumPy数组操作、OpenCV图像处理以及实时帧分析技术。这种螺旋式上升的难度设置,让读者在攻克一个项目后,能带着更强的信心和更扎实的技能去迎接下一个挑战。

每个项目都预留了充分的“自定义”空间。作者并不满足于让读者仅仅复制代码,而是鼓励大家去修改参数、增加功能甚至重构算法。比如在“音乐合成器”项目中,读者可以尝试改变波形算法、添加混响效果或者连接MIDI键盘。这种开放式的设计,使得同一本书的读者可以创造出完全不同的作品,极大地激发了个人创造力和探索欲,让学习过程充满了发现的惊喜。

3、技术覆盖的广度与深度

本书在技术选型上展现了深远的洞察力。它并不局限于Python标准库,而是大量引入了业界广泛使用的第三方库。从用于科学计算的NumPy和SciPy,到用于图形渲染的Pygame和OpenGL,再到用于数据可视化的Matplotlib,读者在完成项目的过程中,几乎接触到了Python在数据科学、游戏开发和多媒体处理领域最核心的工具链。这种“项目驱动”的库学习方式,远比单独阅读API文档要高效得多。

对于底层原理的探讨,本书同样不遗余力。在“绘制分形图案”章节中,作者不仅展示了如何用递归函数生成曼德勃罗集,还深入解释了复数平面的概念、迭代收敛的数学逻辑以及颜色映射的优化策略。这种对“为什么”的追问,使得读者能够举一反三,将这些底层思想应用到其他图像生成或数据分析任务中。书中对性能优化的讨论也颇具价值,例如在实时视频处理中,如何利用NumPy的向量化操作替代Python循环,从而获得数十倍的性能提升。

值得一提的是,本书还涵盖了物联网和硬件交互的内容。通过“构建数字雨”和“连接Arduino传感器”等项目,读者可以学习如何通过串口通信让Python程序与物理世界互动。这种软硬结合的内容,打破了纯软件编程的局限,让读者意识到Python在机器人、智能家居等领域的巨大潜力。从桌面应用到嵌入式系统,本书提供的技术全景图,帮助读者建立起对计算机系统整体运作的宏观认知。

4、学习路径与价值提升

对于编程初学者而言,这本书提供了一个完美的“第二课堂”。在掌握了Python基础语法后,直接阅读本书会获得极大的成就感。书中代码注释详尽,关键逻辑处还配有示意图,即使遇到复杂的数学公式,作者也会用通俗的语言进行解释。读者完全不必担心被高深的理论吓退,因为每个项目都被拆解成了可逐步验证的小模块,只要按部就班地执行,就能看到立竿见影的效果。

对于有一定经验的开发者,本书则是拓宽技术视野的宝库。许多日常工作中不常用的库,如Pygame或Pyaudio,在这里得到了生动的应用示范。通过阅读本书,开发者可以跳出业务逻辑的束缚,重新发现编程的纯粹乐趣。更重要的是,书中项目所涉及的架构设计模式,如事件驱动、状态机和管道过滤器模式,对于提升大型软件项目的设计能力大有裨益。

最终,这本书的价值超越了单纯的技能提升。它培养的是一种“极客式”的问题解决思维:面对一个看似不可能的任务,如何将其分解、建模、实现并优化。完成本书所有项目后,读者将不再满足于使用现成的软件,而是会萌生自己动手创造工具的冲动。这种从“消费者”到“创造者”的身份转变,正是本书送给每一位读者最宝贵的礼物。它证明了编程不只是工作,更是一种表达创意、改造世界的强大语言。

总结而言,《Python极客项目编程》是一本将技术深度与娱乐性完美融合的杰作。它用一个个生动的项目,拆解了计算机科学中看似高深的概念,让读者在创造中学习,在探索中成长。这本书不仅教会了你如何编写代码,更重要的是,它点燃了你在技术世界中进行无限创造的热情。无论你是想夯实Python技能的学生,还是寻求技术突破的职场人士,这本书都将成为你书架上一本常读常新的灵感源泉。

从模拟自然界的生命演化到生成绚丽的数字艺术,从聆听代码谱写的旋律到操控物理世界的传感器,这本书为读者打开了一扇通往无限可能的大门。它证明了,只要掌握正确的工具和思维方式,每个人都能成为用代码创造奇迹的极客。读完本书,你将深刻理解“编程”二字的真正魅力——它不是枯燥的指令堆砌,而是将想象力转化为现实的魔法。

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