《Python极客项目编程》配套资源

编辑推荐

Python 是一种强大的编程语言，容易学习而且充满乐趣。但掌握了基本知识后，接下来做什么？ 本书包含了一组富有想象力的编程项目，它们将引导你用Python 来制作图像和音乐、模拟现实世界的现象，并与 Arduino 和树莓派这样的硬件进行交互。你将学习使用常见的Python 工具和库，如numpy、matplotlib 和pygame， 来完成以下工作： ● 利用参数方程和turtle模块生成万花尺图案； ● 通过模拟频率泛音在计算机上创作音乐； ● 将图形图像转换为ASCII文本图形； ● 编写一个三维立体画程序，生成隐藏在*图案下的3D图像； ● 通过探索粒子系统、透明度和广告牌技术，利用OpenGL着色器制作逼真的动画； ● 利用来自CT和MRI扫描的数据实现3D可视化； ● 将计算机连接到Arduino编程，创建响应音乐的激光秀。 通过本书，你可以享受作为极客的真正乐趣！

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
• 1.1　iTunes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
• 2.3.1　Spiro构造函数　20
• 2.3.2　设置函数　21
• 2.3.3　restart()方法　21
• 2.3.4　draw()方法　22
• 2.3.5　创建动画　22
• 2.3.5　SpiroAnimator类　23
• 2.3.5　genRandomParams()方法　24
• 2.3.6　重新启动程序　24
• 2.3.7　update()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
• 4.3.5　main()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
• 5.3.8　Boids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OpenGL　121
• 9.1　老式OpenGL　122
• 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OpenGL　129
• 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
• 9.4.3　Scene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
• 10.3.7　Camera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
• 12.1　Arduino　216
• 12.2　Arduino生态系统　217
• 12.2.1　语言　218
• 12.2.2　IDE　218
• 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
• 12.4.2　Arduino程序　220
• 12.4.3　创建实时图表　221
• 12.5　Python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
• 13.3　Arduino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
• 13.4　Python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FFT　242
• 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
• 14.1.1　DHT11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
• 14.2.3　Wifi设置　257
• 14.2.4　设置编程环境　258
• 14.2.5　通过SSH连接　259
• 14.2.6　Web框架Bottle　259
• 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
• 14.4.3　update()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