Python极客项目编程介绍
内容简介 · · · · · ·
Python 是一种强大的编程语言，容易学习并且充满趣味。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 来制作图画和音乐、模仿现实国际的现象，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 东西和库，如numpy、matplotlib 和pygame，
来完结以下作业：
● 使用参数方程和turtle模块生成万花尺图画；
● 经过模仿频率泛音在核算机上创造音乐；
● 将图形图画转换为ASCII文本图形；
● 编写一个三维立体画程序，生成躲藏在随机图画下的3D图画；
● 经过探索粒子体系、透明度和广告牌技能，使用OpenGL着色器制作传神的动画；
● 使用来自CT和MRI扫描的数据实现3D可视化；
● 将核算机连接到Arduino编程，创立呼应音乐的激光秀。
经过本书，你能够享用作为极客的真实趣味！
作者简介 · · · · · ·
作者简介
Mahesh Venkitachalam是一位具有二十年编程经验的软件工程师。 他从八年级就开始培育对技能的热情，聚集成了他受欢迎的电子和编程博客：electronut.in。
目录 · · · · · ·
目录
第一部分热身运动
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 收集核算信息 8
1.3.5 制作数据 8
1.3.6 命令行选项 9
1.4 完好代码 10
1.5 运转程序 13
1.6 小结 14
1.7 试验 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结构函数 20
2.3.2 设置函数 21
2.3.3 restart（）办法 21
2.3.4 draw（）办法 22
2.3.5 创立动画 22
2.3.5 SpiroAnimator类 23
2.3.5 genRandomParams（）办法 24
2.3.6 重新启动程序 24
2.3.7 update（）办法 25
2.3.8 显现或躲藏光标 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 完好代码 27
2.5 运转万花尺动画 32
2.6 小结 33
2.7 试验 33
第二部分 模仿生命
第3章 Conway生命游戏 37
3.1 作业原理 38
3.2 所需模块 39
3.3 代码 40
3.3.1 表明网格 40
3.3.2 初始条件 41
3.3.3 边界条件 41
3.3.4 实现规矩 42
3.3.5 向程序发送命令行参数 43
3.3.6 初始化模仿 43
3.4 完好代码 44
3.5 运转模仿人生的游戏 46
3.6 小结 47
3.7 试验 47
第4章 用Karplus—Strong算法发生音乐泛音 49
4.1 作业原理 51
4.1.1 模仿 51
4.1.2 创立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（）办法 57
4.4 完好代码 58
4.5 运转拨弦模仿 61
4.6 小结 62
4.7 试验 62
第5章 类鸟群：仿真鸟群 63
5.1 作业原理 64
5.2 所需模块 64
5.3 代码 64
5.3.1 核算类鸟群的位置和速度 65
5.3.2 设置边界条件 66
5.3.3 制作类鸟群 67
5.3.4 应用类鸟群规矩 68
5.3.5 增加个体 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 完好代码 72
5.5 运转类鸟群模仿 75
5.6 小结 76
5.7 试验 76
第三部分 图片之乐
第6章 ASCII文本图形 79
6.1 作业原理 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 核算均匀亮度 82
6.3.3 从图画生成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 完好代码 85
6.5 运转ASCII文本图形生成程序 87
6.6 小结 87
6.7 试验 88
第7章 相片马赛克 89
7.1 作业原理 90
7.1.1 分割方针图画 90
7.1.2 均匀色彩值 91
7.1.3 匹配图画 91
7.2 所需模块 92
7.3 代码 92
7.3.1 读入小块图画 92
7.3.2 核算输入图画的均匀色彩值 93
7.3.3 将方针图画分割成网格 93
7.3.4 寻找小块的*佳匹配 94
7.3.5 创立图画网格 95
7.3.6 创立相片马赛克 96
7.3.7 增加命令行选项 97
7.3.8 控制相片马赛克的巨细 97
7.4 完好代码 98
7.6 运转相片马赛克生成程序 102
7.7 小结 103
7.7 试验 103
第8章 三维立体画 105
8.1 作业原理 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 重复给定的平铺图画 109
8.3.2 从创立随机圆平铺 110
8.3.3 创立三维立体画 111
8.3.4 命令行选项 112
8.4 完好代码 113
8.5 运转三维立体画生成程序 115
8.6 小结 117
8.7 试验 117
第四部分 走进三维
第9章 了解OpenGL 121
9.1 老式OpenGL 122
9.2 现代OpenGL：三维图形管线 124
9.2.1 几许图元 124
9.2.2 三维改换 125
9.2.3 着色器 127
9.2.4 极点缓冲区 128
9.2.5 纹路贴图 129
9.2.6 显现OpenGL 129
9.3 所需模块 130
9.4 代码 130
9.4.1 创立OpenGL窗口 130
9.4.2 设置回调 131
9.4.3 Scene类 133
9.5 完好代码 137
9.6 运转OpenGL应用程序 142
9.7 小结 143
9.8 试验 143
第10章 粒子体系 145
10.1 作业原理 146
10.1.1 为粒子运动建模 147
10.1.2 设置最大规模 147
10.1.3 烘托粒子 149
10.1.4 使用OpenGL混合来创立更传神火花 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 粒子体系的代码 151
10.3.1 定义粒子的几许形状 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 创立极点着色器 154
10.3.5 创立片段着色器 156
10.3.6 烘托 156
10.3.7 Camera类 158
10.4 粒子体系完好代码 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 完好主程序代码 169
10.8 运转程序 172
10.9 小结 172
10.10 试验 172
第11章 体烘托 173
11.1 作业原理 174
11.1.1 数据格式 174
11.1.2 生成光线 175
11.1.3 显现OpenGL窗口 177
11.2 所需模块 178
11.3 项目代码概述 178
11.4 生成三维纹路 178
11.5 完好的三维纹路代码 180
11.6 生成光线 181
11.6.1 定义色彩立方体的几许形状 182
11.6.2 创立帧缓冲区目标 184
11.6.3 烘托立方体的反面 185
11.6.4 烘托立方体的正面 185
11.6.5 烘托整个立方体 186
11.6.6 调整巨细处理程序 187
11.7 完好的光线生成代码 187
11.8 体光线投射 192
11.8.1 极点着色器 194
11.8.2 片段着色器 194
11.9 完好的体光线投射代码 196
11.10 二维切片 199
11.10.1 极点着色器 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 完好的二维切片代码 203
11.12 代码整合 206
11.13 完好的主文件代码 207
11.14 运转程序 209
11.15 小结 210
11.16 试验 210
第五部分 玩硬件
第12章 Arduino简介 215
12.1 Arduino 216
12.2 Arduino生态体系 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 建立感光电路 219
12.4.1 电路作业原理 219
12.4.2 Arduino程序 220
12.4.3 创立实时图表 221
12.5 Python代码 222
12.6 完好的Python代码 224
12.7 运转程序 226
12.8 小结 227
12.9 试验 227
……
第13章 激光音乐秀 229
第14章 根据树莓派的天气监控器 253
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
第一部分热身运动
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 收集核算信息 8
1.3.5 制作数据 8
1.3.6 命令行选项 9
1.4 完好代码 10
1.5 运转程序 13
1.6 小结 14
1.7 试验 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结构函数 20
2.3.2 设置函数 21
2.3.3 restart（）办法 21
2.3.4 draw（）办法 22
2.3.5 创立动画 22
2.3.5 SpiroAnimator类 23
2.3.5 genRandomParams（）办法 24
2.3.6 重新启动程序 24
2.3.7 update（）办法 25
2.3.8 显现或躲藏光标 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 完好代码 27
2.5 运转万花尺动画 32
2.6 小结 33
2.7 试验 33
第二部分 模仿生命
第3章 Conway生命游戏 37
3.1 作业原理 38
3.2 所需模块 39
3.3 代码 40
3.3.1 表明网格 40
3.3.2 初始条件 41
3.3.3 边界条件 41
3.3.4 实现规矩 42
3.3.5 向程序发送命令行参数 43
3.3.6 初始化模仿 43
3.4 完好代码 44
3.5 运转模仿人生的游戏 46
3.6 小结 47
3.7 试验 47
第4章 用Karplus—Strong算法发生音乐泛音 49
4.1 作业原理 51
4.1.1 模仿 51
4.1.2 创立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（）办法 57
4.4 完好代码 58
4.5 运转拨弦模仿 61
4.6 小结 62
4.7 试验 62
第5章 类鸟群：仿真鸟群 63
5.1 作业原理 64
5.2 所需模块 64
5.3 代码 64
5.3.1 核算类鸟群的位置和速度 65
5.3.2 设置边界条件 66
5.3.3 制作类鸟群 67
5.3.4 应用类鸟群规矩 68
5.3.5 增加个体 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 完好代码 72
5.5 运转类鸟群模仿 75
5.6 小结 76
5.7 试验 76
第三部分 图片之乐
第6章 ASCII文本图形 79
6.1 作业原理 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 核算均匀亮度 82
6.3.3 从图画生成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 完好代码 85
6.5 运转ASCII文本图形生成程序 87
6.6 小结 87
6.7 试验 88
第7章 相片马赛克 89
7.1 作业原理 90
7.1.1 分割方针图画 90
7.1.2 均匀色彩值 91
7.1.3 匹配图画 91
7.2 所需模块 92
7.3 代码 92
7.3.1 读入小块图画 92
7.3.2 核算输入图画的均匀色彩值 93
7.3.3 将方针图画分割成网格 93
7.3.4 寻找小块的*佳匹配 94
7.3.5 创立图画网格 95
7.3.6 创立相片马赛克 96
7.3.7 增加命令行选项 97
7.3.8 控制相片马赛克的巨细 97
7.4 完好代码 98
7.6 运转相片马赛克生成程序 102
7.7 小结 103
7.7 试验 103
第8章 三维立体画 105
8.1 作业原理 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 重复给定的平铺图画 109
8.3.2 从创立随机圆平铺 110
8.3.3 创立三维立体画 111
8.3.4 命令行选项 112
8.4 完好代码 113
8.5 运转三维立体画生成程序 115
8.6 小结 117
8.7 试验 117
第四部分 走进三维
第9章 了解OpenGL 121
9.1 老式OpenGL 122
9.2 现代OpenGL：三维图形管线 124
9.2.1 几许图元 124
9.2.2 三维改换 125
9.2.3 着色器 127
9.2.4 极点缓冲区 128
9.2.5 纹路贴图 129
9.2.6 显现OpenGL 129
9.3 所需模块 130
9.4 代码 130
9.4.1 创立OpenGL窗口 130
9.4.2 设置回调 131
9.4.3 Scene类 133
9.5 完好代码 137
9.6 运转OpenGL应用程序 142
9.7 小结 143
9.8 试验 143
第10章 粒子体系 145
10.1 作业原理 146
10.1.1 为粒子运动建模 147
10.1.2 设置最大规模 147
10.1.3 烘托粒子 149
10.1.4 使用OpenGL混合来创立更传神火花 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 粒子体系的代码 151
10.3.1 定义粒子的几许形状 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 创立极点着色器 154
10.3.5 创立片段着色器 156
10.3.6 烘托 156
10.3.7 Camera类 158
10.4 粒子体系完好代码 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 完好主程序代码 169
10.8 运转程序 172
10.9 小结 172
10.10 试验 172
第11章 体烘托 173
11.1 作业原理 174
11.1.1 数据格式 174
11.1.2 生成光线 175
11.1.3 显现OpenGL窗口 177
11.2 所需模块 178
11.3 项目代码概述 178
11.4 生成三维纹路 178
11.5 完好的三维纹路代码 180
11.6 生成光线 181
11.6.1 定义色彩立方体的几许形状 182
11.6.2 创立帧缓冲区目标 184
11.6.3 烘托立方体的反面 185
11.6.4 烘托立方体的正面 185
11.6.5 烘托整个立方体 186
11.6.6 调整巨细处理程序 187
11.7 完好的光线生成代码 187
11.8 体光线投射 192
11.8.1 极点着色器 194
11.8.2 片段着色器 194
11.9 完好的体光线投射代码 196
11.10 二维切片 199
11.10.1 极点着色器 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 完好的二维切片代码 203
11.12 代码整合 206
11.13 完好的主文件代码 207
11.14 运转程序 209
11.15 小结 210
11.16 试验 210
第五部分 玩硬件
第12章 Arduino简介 215
12.1 Arduino 216
12.2 Arduino生态体系 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 建立感光电路 219
12.4.1 电路作业原理 219
12.4.2 Arduino程序 220
12.4.3 创立实时图表 221
12.5 Python代码 222
12.6 完好的Python代码 224
12.7 运转程序 226
12.8 小结 227
12.9 试验 227
……
第13章 激光音乐秀 229
第14章 根据树莓派的天气监控器 253
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
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