Python極客項目編程

第1章 解析iTunes播放列表\t3
1．1　iTunes播放列表文件剖析　3
1．2　所需模塊　5
1．3　代碼　5
1．3．1　查找重復(fù)　5
1．3．2　提取重復(fù)　6
1．3．3　查找多個播放列表中
共同的音軌　7
1．3．4　收集統(tǒng)計信息　8
1．3．5　繪制數(shù)據(jù)　8
1．3．6　命令行選項　9
1．4　完整代碼　10
1．5　運(yùn)行程序　13
1．6　小結(jié)　14
1．7　實驗　14
第2章　萬花尺　15
2．1　參數(shù)方程　16
2．1．1　萬花尺方程　17
2．1．2　海龜畫圖　19
2．2　所需模塊　20
2．3　代碼　20
2．3．1　Spiro構(gòu)造函數(shù)　20
2．3．2　設(shè)置函數(shù)　21
2．3．3　restart()方法　21
2．3．4　draw()方法　22
2．3．5　創(chuàng)建動畫　22
2．3．5　SpiroAnimator類　23
2．3．5　genRandomParams()方法　24
2．3．6　重新啟動程序　24
2．3．7　update()方法　25
2．3．8　顯示或隱藏光標(biāo)　25
2．3．9　保存曲線　25
2．3．10　解析命令行參數(shù)和初始化　26
2．4　完整代碼　27
2．5　運(yùn)行萬花尺動畫　32
2．6　小結(jié)　33
2．7　實驗　33
第二部分　模擬生命
第3章　Conway生命游戲　37
3．1　工作原理　38
3．2　所需模塊　39
3．3　代碼　40
3．3．1　表示網(wǎng)格　40
3．3．2　初始條件　41
3．3．3　邊界條件　41
3．3．4　實現(xiàn)規(guī)則　42
3．3．5　向程序發(fā)送命令行參數(shù)　43
3．3．6　初始化模擬　43
3．4　完整代碼　44
3．5　運(yùn)行模擬人生的游戲　46
3．6　小結(jié)　47
3．7　實驗　47
第4章　用Karplus-Strong算法產(chǎn)生
音樂泛音　49
4．1　工作原理　51
4．1．1　模擬　51
4．1．2　創(chuàng)建WAV文件　52
4．1．3　小調(diào)五聲音階　53
4．2　所需模塊　54
4．3　代碼　54
4．3．1　用deque實現(xiàn)環(huán)形緩沖區(qū)　54
4．3．2　實現(xiàn)Karplus-Strong算法　55
4．3．3　寫WAV文件　56
4．3．4　用pygame播放WAV
文件　56
4．3．5　main()方法　57
4．4　完整代碼　58
4．5　運(yùn)行撥弦模擬　61
4．6　小結(jié)　62
4．7　實驗　62
第5章　類鳥群：仿真鳥群　63
5．1　工作原理　64
5．2　所需模塊　64
5．3　代碼　64
5．3．1　計算類鳥群的位置和速度　65
5．3．2　設(shè)置邊界條件　66
5．3．3　繪制類鳥群　67
5．3．4　應(yīng)用類鳥群規(guī)則　68
5．3．5　添加個體　70
5．3．6　驅(qū)散類鳥群　71
5．3．7　命令行參數(shù)　71
5．3．8　Boids類　71
5．4　完整代碼　72
5．5　運(yùn)行類鳥群模擬　75
5．6　小結(jié)　76
5．7　實驗　76
第三部分　圖片之樂
第6章　ASCII文本圖形　79
6．1　工作原理　80
6．2　所需模塊　81
6．3　代碼　81
6．3．1　定義灰度等級和網(wǎng)格　82
6．3．2　計算平均亮度　82
6．3．3　從圖像生成ASCII內(nèi)容　83
6．3．4　命令行選項　84
6．3．5　將ASCII文本圖形字符
串寫入文本文件　84
6．4　完整代碼　85
6．5　運(yùn)行ASCII文本圖形生成程序　87
6．6　小結(jié)　87
6．7　實驗　88
第7章　照片馬賽克　89
7．1　工作原理　90
7．1．1　分割目標(biāo)圖像　90
7．1．2　平均顏色值　91
7．1．3　匹配圖像　91
7．2　所需模塊　92
7．3　代碼　92
7．3．1　讀入小塊圖像　92
7．3．2　計算輸入圖像的平均
顏色值　93
7．3．3　將目標(biāo)圖像分割成網(wǎng)格　93
7．3．4　尋找小塊的最佳匹配　94
7．3．5　創(chuàng)建圖像網(wǎng)格　95
7．3．6　創(chuàng)建照片馬賽克　96
7．3．7　添加命令行選項　97
7．3．8　控制照片馬賽克的大小　97
7．4　完整代碼　98
7．6　運(yùn)行照片馬賽克生成程序　102
7．7　小結(jié)　103
7．7　實驗　103
第8章　三維立體畫　105
8．1　工作原理　106
8．1．1　感知三維立體畫中的深度　106
8．1．2　深度圖　108
8．2　所需模塊　109
8．3　代碼　109
8．3．1　重復(fù)給定的平鋪圖像　109
8．3．2　從創(chuàng)建隨機(jī)圓平鋪　110
8．3．3　創(chuàng)建三維立體畫　111
8．3．4　命令行選項　112
8．4　完整代碼　113
8．5　運(yùn)行三維立體畫生成程序　115
8．6　小結(jié)　117
8．7　實驗　117
第四部分　走進(jìn)三維
第9章　理解OpenGL　121
9．1　老式OpenGL　122
9．2　現(xiàn)代OpenGL：三維圖形管線　124
9．2．1　幾何圖元　124
9．2．2　三維變換　125
9．2．3　著色器　127
9．2．4　頂點緩沖區(qū)　128
9．2．5　紋理貼圖　129
9．2．6　顯示OpenGL　129
9．3　所需模塊　130
9．4　代碼　130
9．4．1　創(chuàng)建OpenGL窗口　130
9．4．2　設(shè)置回調(diào)　131
9．4．3　Scene類　133
9．5　完整代碼　137
9．6　運(yùn)行OpenGL應(yīng)用程序　142
9．7　小結(jié)　143
9．8　實驗　143
第10章　粒子系統(tǒng)　145
10．1　工作原理　146
10．1．1　為粒子運(yùn)動建模　147
10．1．2　設(shè)置最大范圍　147
10．1．3　渲染粒子　149
10．1．4　利用OpenGL混合來
創(chuàng)建更逼真火花　149
10．1．5　使用公告板　150
10．1．6　生成火花動畫　151
10．2　所需模塊　151
10．3　粒子系統(tǒng)的代碼　151
10．3．1　定義粒子的幾何形狀　152
10．3．2　為粒子定義時間延遲
數(shù)組　153
10．3．3　設(shè)置粒子初始速度　153
10．3．4　創(chuàng)建頂點著色器　154
10．3．5　創(chuàng)建片段著色器　156
10．3．6　渲染　156
10．3．7　Camera類　158
10．4　粒子系統(tǒng)完整代碼　158
10．5　盒子代碼　164
10．6　主程序代碼　166
10．6．1　每步更新這些粒子　167
10．6．2　鍵盤處理程序　168
10．6．3　管理主程序循環(huán)　168
10．7　完整主程序代碼　169
10．8　運(yùn)行程序　172
10．9　小結(jié)　172
10．10　實驗　172
第11章　體渲染　173
11．1　工作原理　174
11．1．1　數(shù)據(jù)格式　174
11．1．2　生成光線　175
11．1．3　顯示OpenGL窗口　177
11．2　所需模塊　178
11．3　項目代碼概述　178
11．4　生成三維紋理　178
11．5　完整的三維紋理代碼　180
11．6　生成光線　181
11．6．1　定義顏色立方體的
幾何形狀　182
11．6．2　創(chuàng)建幀緩沖區(qū)對象　184
11．6．3　渲染立方體的背面　185
11．6．4　渲染立方體的正面　185
11．6．5　渲染整個立方體　186
11．6．6　調(diào)整大小處理程序　187
11．7　完整的光線生成代碼　187
11．8　體光線投射　192
11．8．1　頂點著色器　194
11．8．2　片段著色器　194
11．9　完整的體光線投射代碼　196
11．10　二維切片　199
11．10．1　頂點著色器　201
11．10．2　片段著色器　202
11．10．3　針對二維切片的
用戶界面　202
11．11　完整的二維切片代碼　203
11．12　代碼整合　206
11．13　完整的主文件代碼　207
11．14　運(yùn)行程序　209
11．15　小結(jié)　210
11．16　實驗　210
第五部分　玩硬件
第12章　Arduino簡介　215
12．1　Arduino　216
12．2　Arduino生態(tài)系統(tǒng)　217
12．2．1　語言　218
12．2．2　IDE　218
12．2．3　社區(qū)　218
12．2．4　外設(shè)　219
12．3　所需模塊　219
12．4　搭建感光電路　219
12．4．1　電路工作原理　219
12．4．2　Arduino程序　220
12．4．3　創(chuàng)建實時圖表　221
12．5　Python代碼　222
12．6　完整的Python代碼　224
12．7　運(yùn)行程序　226
12．8　小結(jié)　227
12．9　實驗　227
第13章　激光音樂秀　229
13．1　用激光產(chǎn)生圖案　230
13．1．1　電機(jī)控制　230
13．1．2　快速傅里葉變換　232
13．2　所需模塊　233
13．2．1　搭建激光秀　234
13．2．2　連接電機(jī)驅(qū)動器　236
13．3　Arduino程序　237
13．3．1　配置Arduino數(shù)字
輸出引腳　238
13．3．2　主循環(huán)　238
13．3．3　停止電機(jī)　240
13．4　Python代碼　240
13．4．1　選擇音頻設(shè)備　241
13．4．2　從輸入設(shè)備讀取數(shù)據(jù)　241
13．4．3　計算數(shù)據(jù)流的FFT　242
13．4．4　從FFT值提取頻率
信息　243
13．4．5　將頻率轉(zhuǎn)換為電機(jī)
速度和方向　243
13．4．6　測試電機(jī)設(shè)置　244
13．4．7　命令行選項　245
13．4．8　手動測試　245
13．5　完整的Python代碼　246
13．6　運(yùn)行程序　249

13．7　小結(jié)　250
13．8　實驗　250
第14章　基于樹莓派的天氣監(jiān)控器　253
14．1　硬件　254
14．1．1　DHT11溫濕度傳感器　254
14．1．2　樹莓派　255
14．1．3　設(shè)置樹莓派　255
14．2　安裝和配置軟件　256
14．2．1　操作系統(tǒng)　257
14．2．2　初始配置　257
14．2．3　Wifi設(shè)置　257
14．2．4　設(shè)置編程環(huán)境　258
14．2．5　通過SSH連接　259
14．2．6　Web框架Bottle　259
14．2．7　用flot繪制　260
14．2．8　關(guān)閉樹莓派　261
14．3　搭建硬件　262
14．4　代碼　263
14．4．1　處理傳感器數(shù)據(jù)請求　264
14．4．2　繪制數(shù)據(jù)　264
14．4．3　update()方法　267
14．4．4　用于LED的JavaScript
處理程序　267
14．4．5　添加交互性　268
14．5　完整代碼　269
14．6　運(yùn)行程序　272
14．7　小結(jié)　273
14．8　實驗　273
附錄A　軟件安裝　275
附錄B　基礎(chǔ)實用電子學(xué)　281
附錄C　樹莓派的建議和技巧　289