Python个人快速入门学习(十五)Python计算生态概览(第三方库概览+玫瑰花绘制)
十五、Python计算生态概览1.从数据处理到人工智能数据表示 -> 数据清洗 -> 数据统计 -> 数据可视化 -> 数据挖掘 -> 人工智能-数据表示:采用合适方式用程序表达数据-数据清洗:数据归一化、数据转换、异常值处理-数据统计:数据的概要理解,数量、分布、中位数等-数据可视化:值观展示数据内涵的方式-数据挖掘:从数据分析获得知...
十五、Python计算生态概览
1.从数据处理到人工智能
数据表示 -> 数据清洗 -> 数据统计 -> 数据可视化 -> 数据挖掘 -> 人工智能
-数据表示:采用合适方式用程序表达数据
-数据清洗:数据归一化、数据转换、异常值处理
-数据统计:数据的概要理解,数量、分布、中位数等
-数据可视化:值观展示数据内涵的方式
-数据挖掘:从数据分析获得知识,产生数据外的价值
-人工智能:数据/语言/图像/视觉等方面深度分析与决策
(1)数据分析:Numpy库 http://www.numpy.org/
-Python接口使用,C语言实现,计算速度优异
-Python数据分析及科学计算的基础库,支撑Pandas等
-提供直接的矩阵运算、广播函数、线性代数等功能
(2)数据分析:Pandas库:Python数据分析高层次应用库 http://pandas.pydata.org/
-提供了简单易用的数据结构和数据分析工具
-理解数据类型与索引的关系,操作索引及操作数据
-Python最主要的数据分析功能库,基于Numpy开发
(3)数据分析:SciPy库:数学、科学和工程计算功能库 https://scipy.org/
-提供了一批数学算法及工程数据运算功能
-类似Matlab可用于如傅里叶变换,信号处理等应用
-Python最主要的科学计算功能库,基于Numpy开发
(4)数据可视化:Matplotlib库:高质量的二维数据可视化功能库 https://matplotlib.org/
-提供了超过100种数据可视化展示效果
-通过matplotlib.pyplot子库调用各种可视化效果
-Python最主要的数据可视化功能库,基于Numpy开发
(5)数据可视化:Seaborn库:统计类数据可视化功能库 http://seaborn.pydata.org/
-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
(6)数据可视化:Mayavi库:三维科学数据可视化功能库 https://docs.enthought.com/mayavi/mayavi/
-提供了一批简单易用的3D科学计算数据可视化的展示效果
-三位可视化最主要的第三方库,支持Numpy、TVTK、Traits、Envisage等第三方库
(7)文本处理:PyPDF2库:用来处理pdf文件的工具集 https://github.com/mstamy2/PyPDF2
-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,不需要额外以来,功能稳定
(8)文本处理:NLTK库:自然语言文本处理第三方库 https://www.nltk.org/
-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
-目前最优秀的自然语言处理库
(9)文本处理:Pyhon-docx库:创建或者更新Microsoft Word文件的第三方库 https://python-docx.readthedocs.io/en/latest/
-提供创建或更新.docx.doc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)机器学习:Scikit-learn库:机器学习方法工具集 https://scikit-learn.org/stable/
-提供了一批永逸华的机器学习方法功能接口
-提供据类、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
(11)机器学习:TensorFlow库:AlphaGo背后的机器学习计算框架 https://www.tensorflow.org/
-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
(12)深度学习:MXNet库:基于神经网络的深度学习计算框架 https://mxnet.apache.org/
-提供可扩展的神经网络以及深度学习计算功能
-可用于自动驾驶、机器翻译、语音识别等众多领域
-Python最重要的深度学习计算框架
2.从Web解析到网络空间
(1)网络爬虫:Requests:最友好的网络爬虫功能库 http://docs.python-requests.org/en/master/
-提供了简单易用的类HTTP协议网络爬虫功能
-支持连接池、SSL、Cookies、HTTP(S)代理等
-Python最主要的页面级网络爬虫功能库
(2)网络爬虫系统:Scrapy:优秀的网络爬虫框架 https://scrapy.org/
-提供了构建网络爬虫系统的框架功能,功能半成品
-支持批量和定时网页爬取,提供数据处理流程等
-Python最主要且最专业的网络爬虫框架
(3)网络爬虫:pyspider:强大的Web页面爬取系统 http://docs.pyspider.org/en/latest/
-提供了完整的网页爬取系统构建功能
-支持数据库后端、消息队列、优先级、分布式框架等
-Python最重要的网络爬虫类第三方库
(4)Web信息提取:Beautiful Soup:HTML和XML的解析库 https://www.crummy.com/software/BeautifulSoup/bs4/doc/
-提供了解析HTML和XML等Web信息的功能
-又名beautifulsoup4或者bs4,可以加载多种解析引擎
-常与网络爬虫库搭配使用,比如Scrapy、requests等
-使用之前需要预先了解HTML和XML的设计原理
(5)Web信息提取:Re:正则表达式解析和处理功能库
-提供了定义和解析正则表达式的一批通用功能
-可用于各类场景,包括定点的Web信息提取,能查找文本中的特定模式信息
-Python最主要的标准库之一,无需安装
(6)Web信息提取:Python-Goose:提取文章类型Web页面的功能库 https://github.com/grangier/python-goose
-提供了对Web页面里面文章信息/视频等元数据的提取功能
-针对特定类型Web页面,应用覆盖面较广
-Python最主要的Web信息提取库
(7)Web网站开发:Django:最流行的Web应用框架 https://www.djangoproject.com/
-提供了构建Web系统的基本应用框架
-MTV模式:模型(model)、模板(Template)、视图(Views)
-Python最重要的Web应用框架,略微复杂的应用框架
-需要预先了解WSGI、路由、功能处理逻辑、数据库、前端知识
(8)Web网站开发:Pyramid:规模适中的Web应用框架 https://trypyramid.com/
-提供了简单方便构建Web系统的应用框架
-不大不小,规模适中,适合快速构建并适度扩展类应用
-Python产品级Web应用框架,起步简单可扩展性好,适合中规模的网站
(9)Web网站开发:Flask:Web应用开发微框架 http://flask.pocoo.org/
-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,非常轻量级
(10)网络应用开发:WeRoBot:微信公众号开发框架 https://github.com/offu/WeRoBot
-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
(11)网络应用开发:aip:百度AI开放平台接口 https://github.com/Baidu-AIP/python-sdk
-提供了访问百度AI服务的Python功能接口
-语音、人脸、OCR、NLP、知识图谱、图像搜索等领域
-Python百度AI应用的最主要方式
(12)网络应用开发:MyQR:二维码生成第三方库 https://github.com/sylnsfar/qrcode/blob/master/README-cn.md
-提供了生成二维码的系列功能
-基本二维码、艺术二维码和动态二维码
3.从人机交互到艺术设计
(1)图形用户界面开发:PyQt5:Qt开发框架的Python接口 https://riverbankcomputing.com/software/pyqt/intro
-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,完备的GUI
-推荐使用的Python GUI开发第三方库
(2)图形用户界面开发:wxPython:跨平台GUI开发框架 https://wxpython.org/
-提供了专用于Python的跨平台GUI开发框架
-理解数据类型与索引的关系,操作索引即操作数据
-Python最主要的数据分析功能库,基于Numpy开发
(3)图形用户界面开发:PyGObject:使用GTK+开发GUI的功能库 https://pygobject.readthedocs.io/en/latest/
-提供了整合GTK+、WebKitGTK+等库的功能
-GTK+:跨平台的一种用户图形界面GUI框架
-实例:Anaconda采用该库构建GUI
(4)游戏开发:PyGame:简单的游戏开发功能库 https://www.pygame.org/news
-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游戏入门的最主要的第三方库
(5)游戏开发:Panda3D:开源、跨平台的3D渲染和游戏开发库 https://www.panda3d.org/
-一个3D游戏引擎,提供Python和C++两种接口,Python接口更加全面
-支撑很多先进特性:法线贴图、光泽贴图、卡通渲染等 【虚幻:??】
-由迪士尼和卡内基梅隆大学共同开发
(6)游戏开发:cocos2d:构建2D游戏和图形界面交互式应用的框架 http://python.cocos2d.org/
-提供了基于OpenGL的游戏开发图形渲染功能
-支持GPU加速,采用树形结构分层管理游戏对象类型
-适用于2D专业级游戏开发
(7)虚拟现实:VR Zero:在树莓派上开发VR应用的Python库 https://github.com/WayneKeenan/python-vrzero
-提供了大量与VR开发相关的功能
-针对树莓派的VR开发库,支持设备小型化,配置简单化
-非常适合初学者实践VR开发及应用
(8)虚拟现实:pyovr:Oculus Rift的Python开发接口 https://github.com/cmbruns/pyovr
-针对Oculus VR设备的Python开发库
-基于成熟的VR设备,提供全套文档,工业级应用设备
(9)虚拟现实:Vizard:基于Python的通用VR开发引擎 https://www.worldviz.com/vizard
-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,具有一定的通用性
(10)图形艺术:Quads库:迭代的艺术 https://github.com/fogleman/Quads
-对图片进行四分迭代,形成像素风
-可以生成动图或者静图图像
-简单易用,具有很高的展示度
(11)图形艺术:ascii_art库:ASCII艺术库 https://github.com/jontonsoup4/ascii_art
-将普通图片转为ASCII艺术风格
-输出可以是纯本本或者是彩色文本
-可采用图片格式输出
(12)图形艺术:turtle库:海龟绘图体系
-可以绘制 random art
4.玫瑰花绘制(非原创)
#RoseDraw.py
import turtle as t
# 定义一个曲线绘制函数
def DegreeCurve(n, r, d=1):
for i in range(n):
t.left(d)
t.circle(r, abs(d))
# 初始位置设定
s = 0.2 # size
t.setup(450*5*s, 750*5*s)
t.pencolor("black")
t.fillcolor("red")
t.speed(100)
t.penup()
t.goto(0, 900*s)
t.pendown()
# 绘制花朵形状
t.begin_fill()
t.circle(200*s,30)
DegreeCurve(60, 50*s)
t.circle(200*s,30)
DegreeCurve(4, 100*s)
t.circle(200*s,50)
DegreeCurve(50, 50*s)
t.circle(350*s,65)
DegreeCurve(40, 70*s)
t.circle(150*s,50)
DegreeCurve(20, 50*s, -1)
t.circle(400*s,60)
DegreeCurve(18, 50*s)
t.fd(250*s)
t.right(150)
t.circle(-500*s,12)
t.left(140)
t.circle(550*s,110)
t.left(27)
t.circle(650*s,100)
t.left(130)
t.circle(-300*s,20)
t.right(123)
t.circle(220*s,57)
t.end_fill()
# 绘制花枝形状
t.left(120)
t.fd(280*s)
t.left(115)
t.circle(300*s,33)
t.left(180)
t.circle(-300*s,33)
DegreeCurve(70, 225*s, -1)
t.circle(350*s,104)
t.left(90)
t.circle(200*s,105)
t.circle(-500*s,63)
t.penup()
t.goto(170*s,-30*s)
t.pendown()
t.left(160)
DegreeCurve(20, 2500*s)
DegreeCurve(220, 250*s, -1)
# 绘制一个绿色叶子
t.fillcolor('green')
t.penup()
t.goto(670*s,-180*s)
t.pendown()
t.right(140)
t.begin_fill()
t.circle(300*s,120)
t.left(60)
t.circle(300*s,120)
t.end_fill()
t.penup()
t.goto(180*s,-550*s)
t.pendown()
t.right(85)
t.circle(600*s,40)
# 绘制另一个绿色叶子
t.penup()
t.goto(-150*s,-1000*s)
t.pendown()
t.begin_fill()
t.rt(120)
t.circle(300*s,115)
t.left(75)
t.circle(300*s,100)
t.end_fill()
t.penup()
t.goto(430*s,-1070*s)
t.pendown()
t.right(30)
t.circle(-600*s,35)
t.done()
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