08. 程序设计方法学

1 实例 13: 体育竞技分析

2 Python 程序设计思维

计算思维与程序设计

计算思维是第 3 种人类思维特征

• 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

计算生态与Python语言

用户体验与软件产品

提高用户体验的方法
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

提高用户体验的方法
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

软件程序 -> 软件产品
用户体验是程序到产品的关键环节

基本的程序设计模式

3 Python第三方库安装

安装 Python 第三方库的三种方法

• 方法1(主要方法): 使用 pip 命令

D:>pip install <第三方库名>

使用 -U 标签更新已安装的指定第三方库
D:>pip install –U <第三方库名>

卸载指定的第三方库
pip uninstall <第三方库名>

下载但不安装指定的第三方库
D:>pip download <第三方库名>

列出某个指定第三方库的详细信息
pip show <第三方库名>

根据关键词在名称和介绍中搜索第三方库
pip search <关键词>

列出当前系统已经安装的第三方库
pip list

• 方法2: 集成安装方法

• 方法3: 文件安装方法

为什么有些第三方库用 pip 可以下载，但无法安装？

• 某些第三方库 pip 下载后，需要编译再安装
• 如果操作系统没有编译环境，则能下载但不能安装
• 可以直接下载编译后的版本用于安装吗？

• 步骤 1：在UCI(www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/)页面上搜索 wordcloud
• 步骤 2：下载对应版本的文件
• 步骤 3：使用pip install <文件名>安装

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

• os 库是 Python 标准库，包含几百个函数
• 常用路径操作、进程管理、环境参数等几类

os库基本介绍

• 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

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

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

环境参数

获取或改变系统环境信息
os.chdir(path)

os.getcwd()
返回程序的当前路径

os.getlogin()
获得当前系统登录用户名称

os.cpu_count()
获得当前系统的 CPU 数量

os.urandom(n)
获得n个字节长度的随机字符串，通常用于加解密运算

5 实例 14: 第三方库自动安装脚本

#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("pip3 install "+lib)
    print("Successful")
except:
    print("Failed Somehow")

举一反三: 自动化脚本+

• 编写各类自动化运行程序的脚本，调用已有程序
• 扩展应用：安装更多第三方库，增加配置文件
• 扩展异常检测：捕获更多异常类型，程序更稳定友好