Python语言程序设计 库实例
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判断素数的python语言程序素数(Prime number)是指大于1且只能被1和自身整除的自然数。
判断一个数是否为素数是一道经典的数学题,也是编程中常见的问题。
在Python语言中,我们可以使用以下程序来判断一个数是否为素数:```pythondef is_prime(n):if n <= 1:return Falsefor i in range(2, int(n ** 0.5) + 1):if n % i == 0:return Falsereturn True# 测试代码num = int(input("请输入一个正整数: "))if is_prime(num):print(num, "是素数")else:print(num, "不是素数")```上述程序通过定义一个名为`is_prime`的函数,该函数接收一个参数`n`,判断`n`是否为素数并返回布尔值。
接下来,我们通过输入一个正整数并调用`is_prime`函数来判断该整数是否为素数。
函数内部的逻辑如下:1. 如果`n`小于等于1,则它不是素数,直接返回`False`。
2. 使用一个循环从2到$\sqrt{n}$(取整)的范围内遍历所有可能的因子。
如果找到一个能整除`n`的因子,则`n`不是素数,返回`False`。
3. 如果循环结束后都没有找到能整除`n`的因子,则`n`是素数,返回`True`。
通过以上的Python程序,我们可以方便地判断一个数是否为素数,有效地应用于互联网技术、商业以及其他技术应用中。
编写这样的程序不仅能够提高算法设计与实现的能力,还能实际应用于解决问题。
【Python】Tkinter图形界⾯设计(GUI)简介作为 Python 开发者,图形⽤户界⾯(GUI)开发是必备技能之⼀。
⽬前,市⾯上⽀持Python 的“GUI ⼯具包”很多,各有特点,虽然⼤多数⼯具包的基础类似,但要学习⼀个新包并掌握其细节还是⾮常耗时的,因此,在选⽤⼯具包时应仔细权衡。
本⽂将介绍Python ⾃带的 GUI ⼯具包 TKinter。
TKinterPython 的 GUI 库⾮常多,之所以选择 Tkinter,⼀是最为简单,⼆是⾃带库,不需下载安装,随时使⽤,跨平台兼容性⾮常好,三则是从需求出发的,Python 在实际应⽤中极少⽤于开发复杂的桌⾯应⽤,毕竟,Python 的各种 GUI ⼯具包都“⼀般得很”,不具备优势。
关于 GUI,泛泛⽽谈难免枯燥,鉴于此,本⽂将基于⼀系列实例来介绍 Tkinter 控件。
窗⼝创建与布局做界⾯,⾸先需要创建⼀个窗⼝,Python Tkinter 创建窗⼝很简单,代码如下:from tkinter import *#初始化Tk()myWindow = Tk()#进⼊消息循环myWindow.mainloop()上述程序创建的窗⼝是⾮常简陋的,有待进⼀步美化,设置标题、窗⼝⼤⼩、窗⼝是否可变等,涉及属性有:title(设置窗⼝标题)、 geometry(设置窗⼝⼤⼩)、resizable(设置窗⼝是否可以变化长宽)。
请看如下实例:from tkinter import Tk#初始化Tk()myWindow = Tk()#设置标题myWindow.title('Python GUI Learning')#设置窗⼝⼤⼩myWindow.geometry('380x300')#设置窗⼝是否可变长、宽,True:可变,False:不可变myWindow.resizable(width=False, height=True)#进⼊消息循环myWindow.mainloop()进⼀步,将窗⼝放置于屏幕中央,如下实例:from tkinter import Tk#初始化Tk()myWindow = Tk()#设置标题myWindow.title('Python GUI Learning')#设置窗⼝⼤⼩width = 380height = 300#获取屏幕尺⼨以计算布局参数,使窗⼝居屏幕中央screenwidth = myWindow.winfo_screenwidth()screenheight = myWindow.winfo_screenheight()alignstr = '%dx%d+%d+%d' % (width, height, (screenwidth-width)/2, (screenheight-height)/2) myWindow.geometry(alignstr)#设置窗⼝是否可变长、宽,True:可变,False:不可变myWindow.resizable(width=False, height=True)#进⼊消息循环myWindow.mainloop()常⽤控件仅有窗⼝并不能实现交互,还需要控件,Tkinter 提供了各种控件,如按钮、标签和⽂本框。
大学《Python程序设计》试题及答案大学《Python程序设计》试题及答案一、选择题1、在Python中,以下哪个选项可以正确表示小于等于操作符? A) <=B) <* C) .≤ D) 以上都不是答案:A) <=2、下列哪个模块可用于绘制图形? A) math B) plot C) canvas D) none of the above 答案:C) canvas3、在Python中,如何将字符串转换为整数? A) str() B) int() C) float() D) 以上都不是答案:B) int()4、若要打印出所有的素数,以下哪个循环结构可以实现? A) whileB) for C) do-while D) switch-case 答案:B) for5、以下哪个选项可以用于导入模块? A) import math as m B) include math as m C) #include <math.h> D) #import <math.h> 答案:A) import math as m二、填空题1、Python中的注释符号是_____。
答案:#2、在Python中,所有变量都必须具有_____。
答案:类型(types)3、Python中的逻辑运算符用于执行_____运算。
答案:逻辑(logical)4、以下哪个函数可以用于将字符串转换为浮点数? A) str() B) int() C) float() D) none of the above 答案:C) float()5、以下哪个循环结构可以用于打印出所有的偶数? A) for i in range(0, 10): print(i2) B) for i in range(0, 10): if i % 2 == 0: print(i2) C) for i in range(0, 10): if i % 2 != 0: print(i2) D) none of the above 答案:B) for i in range(0, 10): if i % 2 == 0: print(i2)三、编程题编写一个Python程序,打印出所有的水仙花数(Narcissistic Number)。
Python编程语言的应用与实践一、Python编程语言简介Python 是一种跨平台的高级编程语言,由吉多·范罗苏姆(Guido van Rossum)在 1989 年末发明,并在 1991 年首次公开发布。
Python 语言具有简单易学、清晰明了的语法结构,是一种高效的脚本语言,在 Web 开发、人工智能等领域都有广泛应用。
二、Python应用领域1. Web 开发:Python 可以用来开发 Web 应用的后端,也可以用来制作爬虫工具进行数据采集。
2. 数据分析:Python 中有大量的数据分析软件库,例如NumPy、pandas、SciPy 等。
3. 人工智能:Python 的 TensorFlow、keras、PyTorch等机器学习框架是目前最流行的人工智能工具。
4. 自动化运维:Python 在自动化运维领域中也扮演着重要的角色,可以用于开发自动化管理工具、批量处理数据、监控服务器等。
5. 游戏开发: Python 在游戏开发领域中也有着不俗的应用,Pygame 是著名的 Python 游戏框架之一。
三、Python实践案例1. 爬取电影资源使用 Python 的 requests 包和 BeautifulSoup 库,可以编写出一个简单的爬虫程序,实现自动下载电影资源的功能。
2. 数据分析实战使用 Python 的 pandas、Matplotlib 和 Seaborn 库,可以帮助大家轻松地进行数据的可视化和分析。
例如对于某区域的房价数据进行可视化分析。
3. TensorFlow实战:图像分类使用 TensorFlow 框架,构建一个简单的卷积神经网络模型,对CIFAR10 数据集中的图像进行分类。
4. Pygame游戏开发使用 Pygame 框架实现一个简单的飞机大战游戏,加入背景音乐和声效,提升游戏体验。
四、总结Python 作为一种高级编程语言,具有简单易学、灵活性高、开发效率高等优点。
python中std的用法1.引言1.1 概述在Python编程语言中,`std`是一个重要的概念和工具。
`std`是Standard Library的缩写,它是Python标准库的一部分。
标准库是一组预先编写好的可重用模块,这些模块包含了丰富的功能和工具,可以在各种不同的应用中使用。
Python标准库包含了许多不同的模块,涵盖了各种不同的主题,如文件操作、网络通信、数据结构、日期处理等。
这些模块提供了丰富的函数和类,使得开发者可以更加方便地完成各种任务。
`std`模块在Python中的重要性不言而喻。
它为开发者提供了一种标准、可靠的方式来处理常见的任务和问题。
通过使用`std`模块,开发者可以利用已经编写好的代码,避免重复造轮子的过程,提高开发效率。
同时,标准库经过了广泛的测试和验证,因此具有相当高的可靠性和稳定性。
除了提供基本的功能之外,`std`模块还扮演着教育和学习的角色。
通过学习和掌握标准库的使用,开发者可以深入了解Python语言的不同方面和特性。
同时,标准库的源代码也是学习Python最佳实践的一个重要资源。
总而言之,`std`在Python中是一个不可或缺的部分。
它为开发者提供了丰富的工具和功能,简化了开发过程,提高了开发效率。
同时,通过学习和使用`std`模块,开发者可以更深入地了解Python语言和优秀的编程实践。
在接下来的文章中,我们将深入探讨`std`的定义、作用和基本用法,以及它在Python中的重要性和未来的发展。
1.2 文章结构本文主要围绕Python中的std用法展开讨论。
文章整体分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,我们首先对文章进行了概述,介绍了本文将要涉及到的主题和内容。
接着,我们给出了文章的结构,明确了每个部分的内容和目的。
最后,我们阐明了撰写本文的目的,即通过介绍Python中std的使用方法,使读者能够更好地理解和应用它。
在正文部分,我们将深入探讨std的定义和作用。
计算机二级Python语言第10章Python第三方库PyInstaller库可以在Windows、Linux、MacOS X等操作系统下将Python源文件打包,变成可执行文件。
通过对源文件打包,Python程序可以在没有安装Python的环境中运行,也可以作为一个独立文件方便传递和管理。
可以使用pip工具安装PyInstaller库。
PyInstaller针对不同操作系统打包生成的可执行文件不同。
PyInstaller库的使用方法:PyInstaller <Python源文件名>源文件所在目录生成两个文件夹distbuid 临时文件可执行文件参数功能-h,--help 查看帮助--clean 清理打包过程中的临时文件-D,--onedir 默认值,生成dist目录-F,--onefile 在dist文件夹中只生成独立的打包文件-i<图标文件名.ico>指定打包程序使用的图标文件表10.1 PyInstaller命令的常用参数jieba库是Python中一个重要的第三方中文分词函数库,可以将一段中文文本分割成中文词语的序列。
jieba库需要通过pip指令安装,安装命令如下:pip install jiebajieba库的分词原理是利用一个中文词库,将待分词的内容与分词词库进行比对,通过图结构和动态规划方法找到最大概率的词组。
除了分词,jieba库还提供增加自定义中文单词的功能。
jieba库支持三种分词模式:精确模式,将句子最精确地切开,适合文本分析;全模式,把句子中所有可以成词的词语都扫描出来,速度非常快,但是不能解决歧义;搜索引擎模式,在精确模式基础上,对长词再次切分,提高召回率,适合用于搜索引擎分词。
函数 描述 jieba.lcut(s)精确模式 jiaba.lcut(s,cut_all=True) 全模式 jieba.lcut_for_search(s) 搜索引擎模式jieba.add_word(w)向分词词典中增加新词w表10.2 jieba 库常用的分词函数(1)jieba.lcut(s)•最常用的中文分词函数,精确模式,即将字符串分隔成等量的中文词组,返回结果是列表类型。
Python程序设计
课程要求
⏹Python语言特点
⏹-简单、易学、实用、使用者众多
⏹课程要求
–学习与掌握Python语言
第三方模块
课程项目—云端web程序
课程项目—数据分析
Python 程序设计课程体系
教材及课
件Python 程序设计课程四大支柱
习题及考试系统MOOC 及翻转课堂云端Projects
课程安排
⏹2学分,32学时
⏹每周需4-6小时
⏹Python(ver3.6以上)开发环境
⏹idle开发环境
⏹Thonny开发环境
⏹作业网站:https://
教材与资料
教材:
《Python程序设计》
作者:陈春晖翁恺季江民
浙江大学出版社
参考资料:
1.《Introduction to Computation and
Programming Using Python》第2版
John V. Guttag The MIT Press
2.《Programming for the Puzzled: Learn to
Program While Solving Puzzles》
Srini Devadas The MIT Press。
一、概述Python是一种直观、易学、功能强大的计算机编程语言,广泛应用于Web开发、数据分析、人工智能等领域。
本文将介绍Python程序设计的8个实验内容,帮助读者深入了解和掌握Python编程技能。
二、实验一:基础语法1. 学习Python的基本语法,包括变量、数据类型、运算符等。
2. 编写一个简单的Python程序,实现对用户输入的数字进行排序并输出结果。
三、实验二:条件控制和循环1. 掌握Python的条件控制语句,如if-else和switch-case。
2. 熟练运用循环结构,包括for循环和while循环。
3. 编写一个Python程序,实现对用户输入的数字进行判断,输出是否为素数。
四、实验三:函数1. 学习Python函数的定义和调用。
2. 掌握参数传递和返回值的用法。
3. 编写一个Python程序,实现计算两个数的最大公约数和最小公倍数的函数,并进行调用测试。
五、实验四:列表和元组1. 了解Python中列表和元组的概念和用法。
2. 编写一个Python程序,实现对列表和元组的增删改查操作,并输出结果。
六、实验五:字典和集合1. 掌握Python中字典和集合的特点和用法。
2. 编写一个Python程序,实现对字典和集合的遍历和操作,并输出结果。
七、实验六:文件操作1. 学习Python文件的打开、读取和写入操作。
2. 编写一个Python程序,从文件中读取数据并进行处理,然后将结果写入新文件。
八、实验七:异常处理1. 理解Python中异常的概念和分类。
2. 编写一个Python程序,模拟发生异常并进行处理,保证程序正常运行。
九、实验八:面向对象编程1. 学习Python面向对象编程的相关知识,包括类、对象、继承等。
2. 编写一个简单的Python程序,实现一个基本的面向对象应用,并进行测试。
十、结语通过以上8个实验内容的学习,读者可以系统地了解和掌握Python程序设计的基础知识和技能,为进一步深入学习和应用Python打下坚实的基础。
#Python程序语⾔设计基础(第⼆版)程序练习题Python程序语⾔设计基础(第⼆版)程序练习题3.1 重量计算,⽉球上物体的体重是在地球上的16.5%,假如你在地球上每年增长0.5kg,编写程序输出未来10年你在地球和⽉球上的体重状况。
current_weight = float(input('当前体重kg:'))for i in range(1,11):current_weight += 0.5moon_weight = current_weight*16.5/100print('第{:d}年,地球体重{:.2f}kg,⽉球体重{:.2f}kg'.format(i,current_weight,moon_weight))运⾏结果:当前体重kg:50第1年,地球体重50.50kg,⽉球体重8.33kg第2年,地球体重51.00kg,⽉球体重8.41kg第3年,地球体重51.50kg,⽉球体重8.50kg第4年,地球体重52.00kg,⽉球体重8.58kg第5年,地球体重52.50kg,⽉球体重8.66kg第6年,地球体重53.00kg,⽉球体重8.74kg第7年,地球体重53.50kg,⽉球体重8.83kg第8年,地球体重54.00kg,⽉球体重8.91kg第9年,地球体重54.50kg,⽉球体重8.99kg第10年,地球体重55.00kg,⽉球体重9.07kg3.2 天天向上续。
尽管每天坚持,但⼈的能⼒发展并不是⽆限的,它符合特定模型。
假设能⼒增长符合如下带有平台期的模型:以7天为周期,连续学习3天能⼒值不变,从第四天开始⾄第七天每天能⼒增长为前⼀天的1%。
如果7天中有1天间断学习则周期从头计算。
请编写程序回答,如果初始能⼒值为1,连续学习365天后能⼒值是多少?initial_value = 1for i in range(365):if i%7 in [4,5,6,0]:initial_value = initial_value*(1+0.01)print('{:.5f}'.format(initial_value))运⾏结果:8.00142天天向上续。
第1章一、选择题1.B2.D3.C4.C二、简答题1.(1)简单易学(2)解释性(3)可移植性(4)可扩展性(5)面向对象(6)丰富的库2.(1)Web应用开发(2)自动化运维(3).网络安全(4).网络爬虫(5).游戏开发(6).数据分析(7).人工智能三、编程题1.print('Hello, World!.')2.print('***********************************')print('\t\tHello Python World!')print('***********************************')第2章2.6习题一、选择题1.C2.D3.C4.A5.B6.D二、填空题2.26 2.type()3.274. -5.75; -6 5. False三、简答题1.(1)变量名必须由字母、数字、或者下划线(_)组成。
(2)不能使用空格、连字符、标点符号、引号等其他特殊字符。
(3)以字母或下划线开头,但不能以数字开头(4)严格区分大小写。
(5)要避免与Python关键字和函数名冲突2. 见表2.4.第3章3.4综合实验#1s1 = " keep on going never give up "s2 = s1.capitalize()print(s2)#2s3 = s2.strip()print(s3)#3print (s3.endswith('up'))#4print (s3.startswith('on'))#5print (s3.replace('e','aa'))#6print (s3.split('n'))#7print (s3.upper())#8n1 = 'Lily'print ('%s says: %s.'%(n1,s3))#9print (s3.center(40,'#'))#10print (s3.count('e'))#11print (s3.split())#12print ('/'.join(s4))#13print (' '.join(s4[::-1]))3.5 习题一、选择题1.B2.D3.C4.C二、填空题1. 'moon'2. 'shipfriend'3. 54. 'bEIjING'5. spam三、编程题1.str1 = 'I want to go to Beijing, Berli and Beijing this year. How about you?' str2 = str1.split()str2 = ' '.join(str2)print (str2)2.思路:(1).变量名的第一个字符是否为字母或下划线(2).如果是,继续判断--> 4(3).如果不是,报错(4).依次判断除了第一个字符之外的其他字符(5).判断是否为字母数字或者下划线while True:s = input('请输入字符(q退出):')if s == 'q':exit()#判断字符串第一个变量是否满足条件if s[0].isalpha() or s[0] == '_':for i in s[1:]:#判断判断除了第一个元素之外的其他元素是否满足条件if i.isalnum() or i == '_':continueelse:print('不合法')breakelse:print('合法')else:print('不合法')3.#!/usr/bin/env python#coding:utf-8s = input("输入:")s1 = s.split(" ")s2 = s1[0].upper()s3 = s1[-1].upper()print (s2.count(s3))4.s = input('input a string:\n')letters, space, digit, others = 0,0,0,0for c in s:if c.isalpha():letters += 1elif c.isspace():space += 1elif c.isdigit():digit += 1else:others += 1print ('char = %d,space = %d,digit = %d,others = %d' % (letters,space,digit,others))第4章4.4 综合实验#01fav_city = []#02fav_city.append('Qinghai')fav_city.append('Chengdu')fav_city.append('Dalian')fav_city.append('Xizang')fav_city.append('Haerbin')print (fav_city)#03fav_city[0] = 'Qingdao'#04fav_city.insert(2,'Kunming')#05del fav_city[0]#06fav_city.remove('Xizang')#07fav_city.sort()#08fav_city.reverse()#09for city1 in fav_city:print (city1)#10tuple_city = tuple(fav_city)#11len(tuple_city)4.5 习题一、选择题1.D2.A3.B4.D5.C二、填空题1.[123,22, 123,22]2.x = [1,3,5,7,9]3. [11,22,33,11]4. Flase5. b= [::2]6. (6,)三、编程题#1import randomx = [random.randint(0,100) for i in range(10)]x.sort()print (x)#2.list1 = ['Hollywood', 'Mexico', 'New Delhi', 'Tokyo'] item = list1.pop(0)list1.append(item)print (list1)#3a = int(input('a:'))for b in x:if a < b:x.insert(x.index(b),a)breakelse:x.append(a)print (x)#3x.pop()x[:5] = sorted(x[:5] ,reverse = True)x[5:] = sorted(x[5:])print (x)4.#列表推导法list1 = [22,11,33,22,44,33]temp_list=[]for x in list1:if x not in temp_list:temp_list.append(x)print (temp_list) #输出结果未排序#排序方法list1 = [22,11,33,22,44,33]list2 = sorted(list1)temp_list = []i = 0while i < len(list2):if list2[i] not in temp_list:temp_list.append(list2[i])else:i += 1print (temp_list) #输出结果已排序第5章字典综合实验1.Qing_Hai = ['qinghai','xining','青',8,'810000']Si_Chuan = ['sichuan','chengdu','川',21,'610000']Gan_Su = ['gansu','lanzhou','陇',14,'730000']Ning_Xia = ['ningxia','yinchuan','宁',5,'750000']Nei_MengGu = ['neimenggu','huhehaote','内蒙古',12,'010000'] Shaan_Xi = ['shaanxi','xian','陕',10,'710000']Shan_Xi = ['shanxi','taiyuan','晋',11,'030000']He_Nan = ['henan','zhengzhou','豫',18,'450000']Shan_Dong = ['shandong','jinan','鲁',16,'250000']provinces = [Qing_Hai,Si_Chuan,Gan_Su,Ning_Xia,Nei_MengGu,Shaan_Xi,Shan_Xi,He_Nan,Shan_Dong] Yellow_River_basin = {}for province in provinces:Yellow_River_basin[province[0]] = province[1:]print(Yellow_River_basin)2.# 遍历嵌套字典的键for key in Yellow_River_basin.keys():print(key)# 遍历嵌套字典的值for value in Yellow_River_basin.values():print(value)# 遍历嵌套字典的键值对for key, value in Yellow_River_basin.items():print(key+"'s Capital is : %s "%value[0]+" For_short is : %s "%value[1]+"Area_manage is : %d个"%value[2]+"Postal_code is : %s"%value[3])3.for provinc in Yellow_River_basin.keys():if provinc == 'sichuan':Yellow_River_basin[provinc] = ['chengdu', '蜀', 21, '610000']elif provinc == 'gansu':Yellow_River_basin[provinc] = ['lanzhou', '甘', 14, '730000']elif provinc == 'shaanxi':Yellow_River_basin[provinc][1] = '秦'print(Yellow_River_basin)4qinghai = {'name':'QingHai','capital':'XiNing','for_short':'青','area_manage':8}sichuang = {'name':'SiChuan','capital':'ChengDu','for_short':'川','area_manage':21}gansu = {'name':'GanSu','capital':'LanZhou','for_short':'陇','area_manage':14}ningxia = {'name':'NingXia','capital':'YinChuan','for_short':'宁','area_manage':5}neimenggu = {'name':'Neimenggu','capital':'HuheHaote','for_short':'内蒙古','area_manage':12} shaanxi= {'name':'ShaanXi','capital':'XiAn','for_short':'陕','area_manage':10}shanxi = {'name':'ShanXi','capital':'TaiYuan','for_short':'晋','area_manage':11}henan = {'name':'HeNan','capital':'ZhengZhou','for_short':'豫','area_manage':18}shandong = {'name':'ShanDong','capital':'JiNan','for_short':'鲁','area_manage':16}basin_list = [qinghai,sichuang,gansu,ningxia,neimenggu,shaanxi,shanxi,henan,shandong] Postal_Code = ['810000','610000','730000','750000','010000','710000','030000','450000','250000']print(basin_list)5for province_num in range(len(basin_list)):basin_list[province_num]['postal_code'] = Postal_Code[province_num]print(basin_list)第5章综合实验一、选择题1.B2.C3.B4.D5.D二、简答题1.(1)字典的键(key)具有唯一性。
1.1 计算机的概念计算机,不可否认,是人类至今朵伟大的发明之一。
计算机的英文C ompute r,最初指专门负责计算的人,到了20世纪中期演变成为计算设备。
计算机的故事要从人类久远但延续至今的计算需求说起。
人类为何需要计算?很显然,人类在敬畏自然、认识自然甚至想驾驭自然的过程中,为了分析自然规律,需要对问题进行最化计算。
人类社会对有限资源的分配、对人类活动的有效管理,需要规划和计算。
人类探索思维空间的数学、逻辑和哲学问题,需要推理和计算。
到了21世纪,计算需求已经深入到现代人的日常生活中,无处不在。
计算需求的方法问题由计算科学来解决,具体的计算由计算设备来实现。
广义上讲,计算设备包含计算机,但不限于此。
计算机的定义有很多种,如下定义更为符合计算机的本质:“计算机”是能够根据指令操作数据的设备(A computer is a machine that manipulates data acco呻ng to a list of in s tru c tion s)。
从定义可以看出,计算机有两个显著特性:功能性和可编程性。
计算机的功能性指对数据的操作,表现为数据计算、输入输出处理和结果保存等。
计算机的可编程性指它可以根据一系列指令自动地、可预测地、准确地完成操作者的意图。
理解计算机应该结合计算机定义中的两个特征,只要设备具备了计算的功能性和操作的可编程性,就可以看成是计算机的一种。
区分计算设备是否是计算机并不依靠其制造材质,计算机不一定是电子的,例如光计算机、扭子计算机、超导计算机、生物计算机,这些都不是建立在电子学基础上,但都是计算机概念的延伸。
除特殊说明外,本书后续内容中”计算机”均指电子计算机。
计算机技术发展主要围绕计算机的功能性和可编程性展开。
一方面,计算机硬件所依赖的集成电路规模按照摩尔定律以指数方式增长,计算机运行速度也接近几何级数快速增加。
另一方面,表达计算机可编程性的程序设计语言也经历了机器语言、汇编语言和高级语言3个阶段。
高级语言程序设计 Python1. 简介高级语言程序设计是一门涵盖计算机科学和软件工程的学科,它关注的是使用高级编程语言来解决实际问题。
Python是一种高级编程语言,它简洁、易读、易学,并且具有强大的功能和广泛的应用领域。
本文将介绍高级语言程序设计的概念、Python的特点以及如何使用Python进行高级语言程序设计。
2. 高级语言程序设计的概念高级语言程序设计是指使用高级编程语言来编写计算机程序。
与低级语言(如汇编语言)相比,高级语言具有更高的抽象级别和更丰富的功能。
高级语言程序设计的目标是提高程序员的生产效率和程序的可维护性。
高级语言程序设计通常包括以下几个方面:•程序结构:使用函数、模块和类来组织代码,提高代码的可读性和可维护性。
•数据结构:使用数据结构来组织和存储数据,例如列表、字典和集合。
•算法设计:设计和实现高效的算法来解决各种问题。
•错误处理:处理程序中的错误和异常,确保程序的稳定性和可靠性。
•软件工程:使用软件工程的方法和工具来管理和开发大型软件项目。
3. Python的特点Python是一种面向对象的、解释型的高级编程语言,具有以下特点:•简洁易读:Python的语法简洁清晰,具有良好的可读性,使得编写Python 代码变得更加简单和直观。
•强大的标准库:Python拥有丰富的标准库,涵盖了各种功能,从文件处理到网络编程,从图形界面到数据库访问,应有尽有。
•大量的第三方库:Python拥有庞大的第三方库生态系统,可以轻松地利用这些库来扩展Python的功能,满足各种需求。
•跨平台性:Python可以在多个操作系统上运行,包括Windows、Linux和macOS等,这使得Python成为一种非常灵活的编程语言。
•高级特性:Python支持面向对象编程、函数式编程和元编程等高级特性,使得程序员能够更加灵活地进行编程。
4. 使用Python进行高级语言程序设计使用Python进行高级语言程序设计需要掌握以下几个方面的知识和技能:4.1. Python基础知识•变量和数据类型:了解Python中的变量和常用的数据类型,例如整数、浮点数、字符串和布尔值等。
Numpy库应用实例
礼欣
北京理工大学
纲要
⏹背景介绍
⏹GPS定位的基本原理与建模
定位计算的程序实现⏹GPS定位计算的程序实现⏹小结
背景介绍
⏹定位系统
⏹GPS全球定位系统(Global Positioning System)⏹以GPS系统为例介绍卫星定位的计算方法
GPS定位的基本原理
⏹GPS定位的基本原理是根据高速运动卫星的瞬间位置作为已知的起算数据,采用空间距离-后方交会
作为知的起算数空间离方交
的方法,确定待测点的位置。
的方法确定待测点的位置
⏹假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机,可以测
定GPS信号到达接收机的时间△t,再加上接收机所接
收到的卫星星历等其它数据,就可以确定一个方程组
收到的卫星星历等其它数据就可以确定一个方程组
来对位置信息进行求解。
GPS定位的基本原理
⏹假设地球上一个点R,同时收到6颗卫星(S1,S2,…,S6)发射的信号,假设
接受信息如下表所示。
其中,y表示的纬度,表示的高度。
由接受信息如下表所示。
其中x,y表示卫星的经纬度,z表示卫星的高度。
由于上述6个卫星和地球在高速运动,从卫星发出的位置信息以光速传输到GPS接收端需要定的时间。
假设(x,y,z,t)表示R当前的位置,t是R的相对时GPS接收端需要一定的时间。
假设(x y z t)表示R当前的位置t是R的相对时间,卫星S1(发出信号时刻)到(当前接收时刻)满足以下关系(其中c是光速)
速)。
⏹该公式表示以(x, y, z,t)为参数的(欧式空间距离)与信号传输距离相等。
⏹(x-3)^2 + (y-2)^2 + (z-3)^2 = [(10010.00692286 –t)*c]^2,
对于卫星S1,S2,…,S6,满足方程组
(
1)
其中,光速为常数c=0.299792458km/us,上述方程组是非线性的,但很容易将所有二次项都消去(每个公式减去第一非线性的但很容易将所有二次项都消去(每个公式减去第
个公式),从而得到:
此时,上述等式变成了A*X=B形式,根据线性代数方法,X=A-1*B,即只需对系数矩阵求逆,再乘以常数矩阵便可以得到
GPS定位的问题建模
⏹上面给出了GPS的定位原理,如何利用计算机辅助GPS的定位计算呢?
的定位计算
⏹以6颗卫星为例,GPS定位计算问题的IPO模式--描述以6颗卫星为例GPS定位计算问题的IPO模式描述如下:
⏹输入:6颗卫星的欧式坐标和信号时间戳
⏹处理:GPS定位算法
⏹输出:GPS接收设备的地理坐标和当前时间
GPS定位的问题建模
假设第i颗卫星的坐标和时间戳表示为(x i,y i,z i,t i),结合上述例子,GPS定位算法可以描述为如下公式:
述例定位算法以描述为如式
GPS定位的问题建模
我们下面将使用Numpy函数库实现上述矩阵操作。
首先预习一下程Numpy.linalg.inv(a)序中用到的函数:先序中到的数函数含义
numpy.dot(a,b)计算矩阵a与矩阵b的点积
numpy dot(a b)
Numpy.linalg.inv(a) 求矩阵a的逆矩阵
GPS定位的程序实现
⏹Python代码如下:
⏹其中zeros是NumPy提供的函数用来建立指定维度的数组,我们用zeros生成数组x用来存储接受来自外部数组我们用zeros生成数组x用来存储接受来自外部
输入的六颗卫星坐标,数组a,b用来存放前面算法中
的系数矩阵,例程中我们还展示了两种数组的索引方
法,最后调用求矩阵逆的函数及点乘操作完成坐标计
算。
GPS定位的程序实现
GPS定位的程序实现
⏹zeros是用来建立指定维度的数组
⏹Zeros用来生成数组x用来存储接受来自外部输入的六颗卫星坐标
⏹数组a,b用来存放前面算法中的系数矩阵
⏹例程中我们还展示了两种数组的索引方法,最后调用求矩阵逆的函数及点乘操作完成坐标计算。
GPS定位的程序实现
运行程序后,依次输入6颗卫星的坐标,运算结果如下。