人工智能技術(shù)基礎(chǔ) 課件 模塊9 庫的應(yīng)用

庫的應(yīng)用庫是具有相關(guān)功能模塊的集合，庫中有肴數(shù)故龐大的模塊和包可供使用。模塊（module）本質(zhì)上是一個(gè)py文件，可實(shí)現(xiàn)一定的功能；而包（package）是一個(gè)由模塊和子包組成的Python應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境，其本質(zhì)是一個(gè)有層次的文件目錄結(jié)構(gòu)（必須帶有一個(gè)_init_.py文件）。本書從使用角度出發(fā)，不區(qū)分模塊和包，統(tǒng)稱為模塊。要想“現(xiàn)找現(xiàn)用”這些資源，首先就得知道解決某個(gè)問題需要用到什么模塊，一般情況下，在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行問題的主題同搜索就會(huì)得到相應(yīng)的信息；然后將指定模塊導(dǎo)入當(dāng)前程序。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.1提岀問題

對(duì)于一個(gè)初學(xué)者，如果想要嘗試用計(jì)算機(jī)來解決一些日常生活和學(xué)習(xí)中遇到的計(jì)算問題，就要學(xué)者“說”計(jì)算機(jī)能“憧”的話。那么，Python作為一種計(jì)算機(jī)語言，它好學(xué)嗎？作為一個(gè)Python初學(xué)者，想要很快通過編程完成一些任務(wù)，你覺得可能嗎？下面就嘗試?yán)L制一些有趣的圖形——多彩多角星（如圖9-2所示），體驗(yàn)Python編程的樂趣。9.1.2解決方案

解決這個(gè)問題的基本思路如下：首先，需要知道繪制的是幾角星、邊長(zhǎng)是多少、邊線有幾種顏色、填充的又是什么顏色，以及有多少顆星星在環(huán)繞；接著，針對(duì)不同的角數(shù)（如五角星、九角星等）來設(shè)計(jì)具體怎么畫，這里會(huì)涉及平面幾何的內(nèi)角、外角計(jì)算等；然后，讓計(jì)算機(jī)按指定邊長(zhǎng)繪制這顆多角星，其邊線顏色不同，內(nèi)部還有不同的填充顏色；最終，通過旋轉(zhuǎn)一定角度后反復(fù)繪制這顆多角星就能構(gòu)成多星環(huán)繞。9.1案例：繪制多彩多角星再識(shí)Python3。1）導(dǎo)入模塊：import和from…importimport的語法如下：import模塊名#導(dǎo)入一個(gè)模塊from模塊名import指定元素［as新名稱］#導(dǎo)入模塊中的指定元素，新名稱通常是簡(jiǎn)稱from模塊名import*#導(dǎo)入模塊中的全部元素比如，導(dǎo)入turtle庫，輸入以下命令：importturtle在當(dāng)前程序中導(dǎo)入指定模塊后，才能使用該模塊中包含的各種功能，具體形式如下：模塊名.函數(shù)名（）比如，讓圓筆順時(shí)針旋轉(zhuǎn)1200，輸入以下命令：Turtle.right（120）9.1案例：繪制多彩多角星2)庫：turtleturtle是Python標(biāo)準(zhǔn)庫，它是一個(gè)很流行的繪制圖形的函數(shù)庫：一只“小烏龜”從坐標(biāo)原點(diǎn)開始，面朝正方向，受一組指令的控制，在平面直角坐標(biāo)系中移動(dòng)，從而在它爬行的路徑上繪制出圖形。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.3任務(wù)1——繪制一個(gè)三角形新建文件task1-l-l-star.py,按下述任務(wù)目標(biāo)和任務(wù)分析編寫源代碼，完成任務(wù)1。任務(wù)目標(biāo)：繪制一個(gè)三角形，能夠靈活地設(shè)置三角形的邊長(zhǎng)、角度和顏色,為之后繪制多角星做準(zhǔn)備。任務(wù)分析：本任務(wù)是在引例1-1-1的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)完成的，為邊長(zhǎng)、轉(zhuǎn)角、顏色賦值后，依次繪制三條等長(zhǎng)的線段，每條線段繪制完成后，畫筆都順時(shí)針轉(zhuǎn)向120°,從而構(gòu)成等邊三角形。9.1案例：繪制多彩多角星代碼解析：任務(wù)1的源代碼如圖9-5所示。9.1案例：繪制多彩多角星任務(wù)1程序運(yùn)行后的結(jié)果如圖9-6所示。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.4任務(wù)2——快速繪制一顆多角星任務(wù)目標(biāo)：繪制如圖9-7所示的五角星、九角星和二十三角星。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.4任務(wù)2——快速繪制一顆多角星任務(wù)目標(biāo)：繪制如圖9-7所示的五角星、九角星和二十三角星。1.步驟1：三角形變成五角星步驟1分析：三角形變成五角星，轉(zhuǎn)角公式的意義(side_angle=180-180/3)就在于此。將3修改成5,就是繪制五角星所需順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；將繪制一條邊線(直線+轉(zhuǎn)向)的兩行代碼再復(fù)制兩次，共繪制5條邊線，就構(gòu)成了一顆五角星。代碼解析：步驟1的源代碼如圖9-8所示。步驟1的代碼在任務(wù)1的代碼基礎(chǔ)上進(jìn)行了増加和修改，具體來說，有以下兩處變化。代碼行5：修改代碼。將3改成5,計(jì)算的結(jié)果就是繪制五角星所需的轉(zhuǎn)角——144°。代碼行14～17：新增代碼。將繪制一條邊線的兩行代碼再復(fù)制兩次，從而構(gòu)成五角星。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.4任務(wù)2——快速繪制一顆多角星任務(wù)目標(biāo)：繪制如圖9-7所示的五角星、九角星和二十三角星。1.步驟1：三角形變成五角星步驟1分析：三角形變成五角星，轉(zhuǎn)角公式的意義(side_angle=180-180/3)就在于此。將3修改成5,就是繪制五角星所需順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度；將繪制一條邊線(直線+轉(zhuǎn)向)的兩行代碼再復(fù)制兩次，共繪制5條邊線，就構(gòu)成了一顆五角星。代碼解析：步驟1的源代碼如圖9-8所示。步驟1的代碼在任務(wù)1的代碼基礎(chǔ)上進(jìn)行了増加和修改，具體來說，有以下兩處變化。代碼行5：修改代碼。將3改成5,計(jì)算的結(jié)果就是繪制五角星所需的轉(zhuǎn)角——144°。代碼行14～17：新增代碼。將繪制一條邊線的兩行代碼再復(fù)制兩次，從而構(gòu)成五角星。9.1案例：繪制多彩多角星完成步驟1后，程序運(yùn)行結(jié)果如圖9-9所示。9.1案例：繪制多彩多角星2.步驟2：用for語句來簡(jiǎn)化復(fù)制9.1案例：繪制多彩多角星3.步驟3：快速靈活地設(shè)置9.1案例：繪制多彩多角星9.1.5任務(wù)3—繪制三色邊線任務(wù)目標(biāo)：之前繪制的多角星邊線都是單一顏色（藍(lán)色）的，現(xiàn)在要繪制有3種邊線顏色（藍(lán)、綠、紅交替岀現(xiàn)）的多角星。任務(wù)分析：如何實(shí)現(xiàn)邊線顏色的變化呢？這里的顏色變化是有規(guī)律的，即藍(lán)、綠、紅三色交替出現(xiàn)，這種規(guī)律是可以通過判斷來實(shí)現(xiàn)的。判斷什么呢？判斷哪些邊線的顏色是藍(lán)色、哪些是綠色、哪些是紅色。也就是說，不同的顏色與每條邊線的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以通過訂語句來實(shí)現(xiàn)，由于涉及3種顏色，就要用到if-elif-else結(jié)構(gòu)。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.5任務(wù)3—繪制三色邊線這里對(duì)任務(wù)2的代碼進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，將以下兩行代碼進(jìn)行擴(kuò)展:side_color='blue'turtle.color（side_color）9.1案例：繪制多彩多角星9.1.5任務(wù)3—繪制三色邊線步驟1:移動(dòng)代碼，增加縮進(jìn)需要將上面的兩行代碼（畫筆顏色變量賦值、設(shè)置畫筆顏色）從for語句之外移動(dòng)到for語句的控制范圍內(nèi)，而且要放在繪制邊線（turtle,forward）的代碼之前。也就是說，對(duì)于每一條邊線，先設(shè)置畫筆顏色，再進(jìn)行繪制。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.5任務(wù)3—繪制三色邊線步驟2：修改代碼3種畫筆顏色與每一條邊線的對(duì)應(yīng)關(guān)系要通過if語句來實(shí)現(xiàn)，那么，需要將直接設(shè)置畫筆顏色的代碼(side_color=‘blue')修改成多分支結(jié)構(gòu)的if語句，其中的判斷是針對(duì)變量side的值進(jìn)行的。forsideinrange(side_num):在for語句中，變最side的值依次為0、1、…、side_num-l,可以對(duì)應(yīng)每一條邊線(即第1條邊線side為0,第2條邊線side為1,依此類推),而side%3的結(jié)果只有3種情況：0、1、2,正好與3種顏色相對(duì)應(yīng)。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.5任務(wù)3—繪制三色邊線在這里，為了能看清線條顏色，將三十三角星改為九角星(代碼行4)。任務(wù)3程序運(yùn)行后的結(jié)果如圖9-16所示。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.6任務(wù)4——自行設(shè)置角星任務(wù)目標(biāo)：當(dāng)前繪制的角星邊長(zhǎng)和角數(shù)都是在代碼中直接賦值的(side_num=9和side_length=300),這在靈活性上有所欠缺.希望能夠自行設(shè)置。此外，為了讓角星更漂亮，我們要為它填充顏色。任務(wù)分析：角星邊K、角數(shù)、填充顏色可以從鍵盤輸入所希望的值，而為繪制的三色角星填充顏色需要一定的步驟，即準(zhǔn)備開始填充、填充顏色、結(jié)束填充。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.6任務(wù)4——自行設(shè)置角星代碼解析：任務(wù)4的源代碼如圖9-17所示。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.6任務(wù)4——自行設(shè)置角星任務(wù)4程序運(yùn)行后的結(jié)果如圖9-18所示。在系統(tǒng)提示后，用戶從鍵盤輸入相應(yīng)的值并按回車鍵，計(jì)算機(jī)根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)繪制圖形。9.1案例：繪制多彩多角星9.1.7拓展任務(wù)：多星環(huán)繞拓展任務(wù)程序運(yùn)行后的結(jié)果9.2案例：圖片文件快速整理9.2.1提出問題很多時(shí)候會(huì)遇到這樣一種情況：打開網(wǎng)頁，發(fā)現(xiàn)里血有很多自己感興趣、未來可能會(huì)用到的圖片素材。那接下來要怎么辦呢？如圖9-20所示，是否可以把所有網(wǎng)頁素材文件中的圖片文件復(fù)制到一個(gè)新文件夾中，并統(tǒng)一改成方便記憶和査看的名字，以便于進(jìn)一步使用呢？9.2案例：圖片文件快速整理9.2.2解決方案解決這個(gè)問題的基本思路如下：首先，新建一個(gè)文件夾，用于存放圖片文件；接著，從大量文件中選擇圖片文件，網(wǎng)頁中常用的圖片類型有4種（jpg、png、gif、webp）；最后，將這些圖片文件復(fù)制到新建文件夾中并統(tǒng)一改名。其中，選擇圖片文件涉及重復(fù)工作，需要對(duì)當(dāng)前文件夾中的所有文件（夾）進(jìn)行逐個(gè)判斷.如果是圖片文件，才進(jìn)行進(jìn)一步處理。基于以上思路，問題的解決就會(huì)涉及操作系統(tǒng)的文件和文件夾操作，因此，需要用到相應(yīng)的Python標(biāo)準(zhǔn)庫—os和shutil。9.2案例：圖片文件快速整理9.2.3預(yù)備知識(shí)

1．內(nèi)置函數(shù)：len和str2字符串：轉(zhuǎn)義符和endswith方法3.庫：OS9.2案例：圖片文件快速整理【引例9.1]（exp1-2-l.py）顯示當(dāng)前文件夾中的文本文件。

顯示當(dāng)前文件夾（C：\用戶\admin\PycharmProjects\untitled）下的文本文件，該文件路徑下的內(nèi)容如圖9-22所示。9.2案例：圖片文件快速整理2.引例分析首先，要獲取當(dāng)前文件夾下的所有內(nèi)容（包括文件和文件夾）；然后，針對(duì)這些內(nèi)容中的每一項(xiàng)進(jìn)行判斷，如果是文本文件，就在屏幕上顯示其文件名（如圖9-23所示）。9.2案例：圖片文件快速整理2.引例分析首先，要獲取當(dāng)前文件夾下的所有內(nèi)容（包括文件和文件夾）；然后，針對(duì)這些內(nèi)容中的每一項(xiàng)進(jìn)行判斷，如果是文本文件，就在屏幕上顯示其文件名（如圖9-23所示）。9.2案例：圖片文件快速整理3.引例實(shí)現(xiàn)9.2案例：圖片文件快速整理【引例9.2]（exp1-2-2.py）新建文件夾并復(fù)制一個(gè)文件。1.引例描述把當(dāng)前文件夾（C：\用戶\admin\PycharmProjects\untitled）下的一個(gè)指定文件復(fù)制到一個(gè)新文件夾下。2.引例分析首先，在屏幕上顯示當(dāng)前文件夾下的所有內(nèi)容（包括文件和文件夾）；然后，從鍵盤輸入想要新建的文件夾名，并創(chuàng)建這個(gè)文件夾；接著，從鍵盤輸入想要復(fù)制的文件名，并將這個(gè)文件復(fù)制到新建的文件夾下；最后，在屏幕上顯示新建文件夾下的內(nèi)容。效果如圖9-25所示9.2案例：圖片文件快速整理【引例9.2]（exp1-2-2.py）新建文件夾并復(fù)制一個(gè)文件。3.引例實(shí)現(xiàn)引例9_2_2的源代碼如圖9-26所示9.2案例：圖片文件快速整理4.源代碼分析代碼行3：導(dǎo)入shutil庫，用于復(fù)制文件。代碼行8：變量new_dir表示新文件夾名，通過input函數(shù)為其賦值，實(shí)現(xiàn)由用戶從鍵盤自行輸入所希望創(chuàng)建的文件夾名。代碼行9：在當(dāng)前文件夾下創(chuàng)建（os.mkdir）—個(gè)文件夾，命名為變量new_dir的值。代碼行11：變量file表示文件名，通過input函數(shù)為其賦值，實(shí)現(xiàn)由用戶從鍵盤自行輸入所希望復(fù)制的文件名。代碼行12：以如圖1-42所示的輸入值為例（file的值為0v.txt，new_dir的值為new）,其功能是將文件0v.txt復(fù)制一份，命名為new/0v.txt。也就是說，將當(dāng)前文件夾下的文件（Ov.txt）復(fù)制到新建的文件夾（new）下，文件名不變。9.2案例：圖片文件快速整理9.2.4任務(wù)1——快速復(fù)制jpg文件新建文件task1-2-l.py，按下述任務(wù)目標(biāo)和任務(wù)分析編寫代碼，完成任務(wù)1。任務(wù)目標(biāo)：將當(dāng)前文件夾下所有jpg圖片文件復(fù)制到一個(gè)新文件夾下。任務(wù)分析：首先，列出當(dāng)前文件夾下的所有文件（夾）；然后，由鍵盤輸入想要?jiǎng)?chuàng)建的文件夾名稱，并在當(dāng)前文件夾下創(chuàng)建這個(gè)新文件夾；接著，針對(duì)當(dāng)前文件夾下的所有文件（夾），逐個(gè)判斷是否為jpg圖片文件，如果是jpg圖片文件，就將該文件復(fù)制到新建的文件夾下；最后，列出新建文件夾下的內(nèi)容，以便查看操作結(jié)果。9.2案例：圖片文件快速整理9.2.4任務(wù)1——快速復(fù)制jpg文件新建文件task1-2-l.py，按下述任務(wù)目標(biāo)和任務(wù)分析編寫代碼，完成任務(wù)1。任務(wù)目標(biāo)：將當(dāng)前文件夾下所有jpg圖片文件復(fù)制到一個(gè)新文件夾下。任務(wù)分析：首先，列出當(dāng)前文件夾下的所有文件（夾）；然后，由鍵盤輸入想要?jiǎng)?chuàng)建的文件夾名稱，并在當(dāng)前文件夾下創(chuàng)建這個(gè)新文件夾；接著，針對(duì)當(dāng)前文件夾下的所有文件（夾），逐個(gè)判斷是否為jpg圖片文件，如果是jpg圖片文件，就將該文件復(fù)制到新建的文件夾下；最后，列出新建文件夾下的內(nèi)容，以便查看操作結(jié)果。9.2案例：圖片文件快速整理9.2.4任務(wù)1——快速復(fù)制jpg文件代碼解析：任務(wù)1的源代碼如圖9-27所示9.2案例：圖片文件快速整理9.2.4任務(wù)1——快速復(fù)制jpg文件代碼解析：任務(wù)1的源代碼如圖9-27所示9.2案例：圖片文件快速整理9.2.4任務(wù)1——快速復(fù)制jpg文件任務(wù)1程序運(yùn)行后的結(jié)果如圖9-28所示。9.2案例：圖片文件快速整理9.2.5任務(wù)2——復(fù)制并統(tǒng)計(jì)圖片文件任務(wù)目標(biāo)：網(wǎng)頁中常用的圖片類型主要有jpg、png、gif、webp，因此，在任務(wù)1的基礎(chǔ)上，將判斷“是否為jpg圖片文件”擴(kuò)展為判斷“是否為任意一種圖片文件”；在判斷條件完整的情況下，復(fù)制圖片文件并統(tǒng)計(jì)圖片文件的總個(gè)數(shù)。任務(wù)分析：針對(duì)4種圖片類型，需要將之前的判斷條件由一個(gè)(jpg)增加至4個(gè)(jpg、png、gif、webp),它們之間的邏輯關(guān)系是“或者”，也就是說，只要文件的擴(kuò)展名是其中的任何一種，該文件就是圖片文件，圖片文件的個(gè)數(shù)就會(huì)遞增；全部文件處理完成后，圖片文件的總數(shù)也就統(tǒng)計(jì)出來了。9.2案例：圖片文件快速整理9.2.5任務(wù)2——復(fù)制并統(tǒng)計(jì)圖片文件代碼解析：9.2案例：圖片文件快速整理9.2.5任務(wù)2——復(fù)制并統(tǒng)計(jì)圖片文件運(yùn)行后的結(jié)果：9.2案例：圖片文件快速整理9.2.6任務(wù)3—圖片文件統(tǒng)一改名任務(wù)目標(biāo)：在之前的任務(wù)中，所有圖片文件都是直接復(fù)制到新文件夾下的，文件名并未改變，部分長(zhǎng)文件名看起來像亂碼。因此，需要在復(fù)制圖片文件的同時(shí)，改變文件名，以便進(jìn)一步使用。任務(wù)分析：要實(shí)現(xiàn)將所有圖片文件在復(fù)制的過程中進(jìn)行快速、統(tǒng)一的改名，就是要保證在圖片文件的擴(kuò)展名不變的前提下，將文件名簡(jiǎn)化、規(guī)律化，在本任務(wù)中就以數(shù)字進(jìn)行編號(hào)（從1開始）。具體來說