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这是Python经典入门教程ppt,包括了起源,特性,用途,不足,如何学习等内容,欢迎点击下载。

Python——新语言,新平台

杨帆

大纲

起源

特性

用途

不足

如何学习

起源

作者 :Guido Van Rossum (GvR)

http://www.python.org/~guido/

名字的读法

"仁慈的终身独裁者”

Benevolent Dictator For Life

他持续关注 Python 的开发进程,指导支持

Python开源社区的活动,并在必要的时刻做出决定。

目前在 Google 工作

得名

"1989年12月,我在寻找一门"课余”编程项目来打发圣诞节前后的时间。我的办公室会关门,但我有一台家用电脑,而且没有太多其它东西。我决定为当时我正构思的一个新的脚本语言写一个解释器,它是 ABC 语言的后代,对 UNIX / C 程序员会有吸引力。作为一个略微有些无关想法的人,和一个蒙提·派森(Monty Python)的飞行马戏团的狂热爱好者,我选择了 Python 作为项目的标题。”

每个人都会

Computer Programming for Everybody

1999年,Guido向DARPA 阐述Python语言的特性:

简单、直观、强大

开源,以便任何人都可以为它做贡献

代码像纯英语那样容易理解

适用于短期开发的日常任务

这些想法中的一些已经成为现实。Python 已经成为一门流行的

编程语言,尤其是在互联网环境下。

大纲

起源

特性

用途

不足

如何学习

特性

交互式命令行(Interactive console)

不只是脚本

强大易用的标准库

胶水语言(glue language)

收放自如(scalability)

不要括号

vs Perl

vs Ruby

交互式命令行(Interactive console)

Python可以单步直译运行。运行Python解释器进入交互式

命令行的环境,你可以在提示符号>>>旁输入代码,按Enter键

输出结果:

>>> print("Hello, Python!")

Hello, Python!

有点像Shell 脚本的执行方式。

不只是脚本

原因是"脚本语言”泛指仅作简单编程任务的语言,

如Linux shell script、JavaScript等,它们只能处理简单的任务

而Python是面向对象编程(OOP)的,支持异常处理和类型检查

Python的支持者较喜欢称它为一种高阶动态编程语言

强大易用的标准库

核心库不超过10Mb

Html、Xml解析:BeautifulSoup, Expat

字符串处理:字典、数组切片、正则表达式 re

单元测试: PyUnit

代码版本控制: PySVN

网络访问: urllib2

图形模块: Tkinter、PyTCL、WxPython

串行化、多线程等

扩展标准库十分容易

胶水语言(glue language)

Python经常用作将不同语言编写的程序"粘”在一起的胶水语言。

Google内部的很多项目使用C++编写性能要求极高的部分,

然后用Python调用相应的模块。

C/C++:

Boost.Python使得 Python 和 C++ 的类库能互相调用(.pyc)

Java:

Jython 是用Java实现的Python,可同时使用二者的类库

.NET:

IronPython是Python在.NET平台上的版本。

收放自如(scalability)

Python内建的数据结构(variable, list 和 dict)以及对多线程

分布式操作的支持,使得程序可以用相同的代码处理不同规模

的数据,以及并发的用户需求。

Google App Engine

http://code.google.com/intl/zh-CN/appengine/

不要括号

Python使用缩进而不是括号来进行代码段标识,减少了视觉上

的混乱,并且使程序变短,从而提高了程序的可读性。

vs. Perl

Perl是另一种广泛使用(滥用)的动态高级语言,

经常被用来与Python 比较。

正则表达式的典范

催生了CGI、PHP

黑客最喜爱的语言

Larry Wall Perl语言之父,语言学家

www.wall.org/~larry/

两届国际C语言混乱代码大赛(IOCCC) 的冠军

第一届自由软件奖得主

程序员的三大美德

懒惰:能让人尽量减少总能量支出的美德。它使你写出节省脑力、可以重用的代码;也督促你为程序写注释和文档,那样你就不用回答各种问题。所以它是程序员的第一大美德。所以有了这本书。参见下两条。

不耐烦:当电脑想偷懒时你爆发的怒气. 它使你写的代码能主动预测、而非被动满足用户需求,至少装作是这样。所以它是程序员的第二大美德。 参见懒惰和傲慢。

傲慢:自傲到人神共愤的程度,也是一种品质,能使你编写(维护)的程序让人无可指摘。所以它是程序员的第三大美德. 参见前两条。

观点

Perl之父Larry Wall:

"做一件事有很多种方法”

Python资深开发者Tim Peters:

"做一件事,应该有一种最直观的方法,而且最好只有一种。”

Python之父Guido Van Rossum:

"做一件事情只有一种方法”

vs. Ruby

Ruby:比Python更年轻的动态语言

完全面向对象

支持正则表达式

整合了多种语言的优势

Ruby on Rails 网站快速开发工具

松本行弘 ("Matz”)

"不要重复自己”

国籍?

大纲

起源

特性

用途

不足

如何学习

用途

脚本程序

大型程序的原型开发

科学计算

网络应用

计算机图形编程

知名的Python应用

Zope:www.zope.com

一个应用程序服务器,具有内容管理、团队开发、XML、面向对象、SOAP接口等一系先进特性,开源。

Gadfly:http://www.chordate.com/gadfly.html

一个用Python写的面向对象关系型数据库,具有小巧、快速、可移植性好的

特点,具有大部分SQL语言特性。开源。

Wallbase: http://wallbase.net

Python编写的图片站点。

uTorrent : http://www.utorrent.com

BitTorrent下载软件,主程序仅2Mb,支持ipv6地址解析。开源。

Torchlight: torchlight.perfectworld.com

Python编写的大型3D游戏,原Blizzard公司人员制作发行,开源。

Google Apps Engine

"Google App Engine 可让您在 Google 的基础架构上运行您的网络

应用程序。App Engine 应用程序易于构建和维护,并可根据您的访

问量和数据存储需要的增长轻松扩展。使用 Google App Engine,

将不再需要维护服务器:您只需上传您的应用程序,它便可立即为您的用户提供服务。”

Python 为GAE的数据存储区、Google 帐户、网址抓取和电子邮件服务提供了丰富的 Python API。GAE还提供了一个称为 webapp 的简单 Python 网络应用程序框架,从而可以轻松开始构建应用程序。

GAE的主要服务

动态网络服务,提供对常用网络技术的完全支持

持久存储空间,支持查询、分类和事务

自动扩展和负载平衡

用户身份验证和使用 Google 帐户发送电子邮件的 API

一套在本地模拟 GAE的开发环境

用于在指定时间和定期触发事件的计划任务

两个例子

"集体智慧编程”

根据品味相似度进行电影推荐

(第2章)

家族旅行问题的最优化算法

(第5章)

根据品味相似度进行电影推荐

基本思路:

从一大群人中找出与我们品味相近的一小群人,对这些人所喜爱的其他内容进行考查,并把它们组合起来创建一个经过排名的推荐列表。(协作过滤 Collaborative Filtering)

步骤:

1.搜集偏好

2.寻找相似的用户

3.推荐电影

搜集偏好

首先找到一种表示不同人及其偏好的电影的方法。

可以使用人对几部电影的评分来刻画他们的偏好,评分从1到5,

分数越高,表示某人对该电影越喜欢。

如何建立这种从人到电影的对应关系?

Python中有一个很简单的方法来表示这种数据结构:

使用嵌套的字典。

搜集偏好

创建名为recommandations.py 的数据文件:

critics={

'Lisa Rose': {'Lady in the Water': 2.5, 'Snakes on a Plane': 3.5,

'Just My Luck': 3.0, 'Superman Returns': 3.5, 'You, Me and Dupree': 2.5,

'The Night Listener': 3.0},

'Gene Seymour': {'Lady in the Water': 3.0, 'Snakes on a Plane': 3.5,

'Just My Luck': 1.5, 'Superman Returns': 5.0, 'The Night Listener': 3.0,

'You, Me and Dupree': 3.5}

'Toby': {'Snakes on a Plane':4.5,'You, Me and Dupree':1.0,'Superman Returns':4.0}}

}

搜集偏好

我们可以使用交互控制台对字典的数据进行查询和修改:

>> from recommendations import critics

>> critics['Lisa Rose']['Lady in the Water']

2.5

>> critics['Toby']['Snakes on a Plane']=4.5

>> critics['Toby']

{'Snakes on a Plane':4.5,'You, Me and Dupree':1.0}

寻找相似的用户

收集了人们的偏好数据后,我们需要方法来计算某两个人电影品味的相似度。

有两种基本的方法可以实现这个目的:

欧几里得距离

皮尔逊相关度

欧几里得距离评价

以二维空间中的情形为例:设坐标轴

为人们都评价过的两部电影,然后将

参与评价的人根据他们对这两部电影

的评分绘制到图上,并考察他们彼此

间的距离,如图:

图中的点距离越近,表明两个人的偏好越接近。推广到多维

向量空间,欧几里得法可表示为:计算每一轴上两点的差值求

平方,再将各轴相加,最后取平方根。

欧几里得距离评价

如计算Toby和LaSalle的距离:

>> from math import sqrt

>> sqrt(pow(5-4,2)+pow(4-1,2))

3.1622776601683795

为了给偏好接近的情况给出较大的值,可取

该值的倒数,并+1避免除数为0:

>> 1/(1+sqrt(pow(5-4,2)+pow(4-1,2)))

0.2402530733520421

欧几里得距离评价

使用这种方法 构造出如下相似度函数:

def sim_distance(prefs,person1,person2):

# 得到共同的电影

si={}

for item in prefs[person1]:

if item in prefs[person2]:

si[item]=1

# 如果没有共同的电影则返回0

if len(si)==0: return 0

#计算欧几里得距离,返回相似度

Sum_of_squares=sum([pow(prefs[person1][item]-prefs[person2][item],2)

for item in prefs[person1] if item in prefs[person2]])

return 1/(1+sum_of_squares)

皮尔逊相关度

皮尔逊相关系数是一种更复杂的方法,它通过计算两组数据

与某一直线拟合的程度来判断它们的相似程度。

该方法有助于克服所谓的"夸大评价”现象对结果的影响。

右图中,虽然Jack对电影的评价

比Lisa更为极端(更容易给出高分

和低分),但这个坐标系中的点都

相当靠近拟合曲线(图中虚线),可

以说两人的品味较为相近。

皮尔逊相关度

使用如下函数计算皮尔逊相关度,该函数返回一个-1到1的值:

def sim_pearson(prefs,p1,p2):

# 得到共同评价的电影

si={}

for item in prefs[p1]:

if item in prefs[p2]: si[item]=1

# 如果没有共同评价的电影,返回0

if len(si)==0: return 0

# 将两人的偏好相加

sum1=sum([prefs[p1][it] for it in si])

sum2=sum([prefs[p2][it] for it in si])

皮尔逊相关度

# 计算平方和

sum1Sq=sum([pow(prefs[p1][it],2) for it in si])

sum2Sq=sum([pow(prefs[p2][it],2) for it in si])

# 计算对应项的乘积和

pSum=sum([prefs[p1][it]*prefs[p2][it] for it in si])

# 计算皮尔逊相关度

num=pSum-(sum1*sum2/n)

den=sqrt((sum1Sq-pow(sum1,2)/n)*(sum2Sq-pow(sum2,2)/n))

if den==0: return 0

r=num/den

return r

皮尔逊相关度

在交互式控制台中使用上述两种计算方法:

>>> reload(recommendations)

>>> recommendations.sim_distance(recommendations.critics,

... 'Lisa Rose','Gene Seymour')

0.148148148148

>>> recommendations.sim_pearson(recommendations.critics,

... 'Lisa Rose','Gene Seymour')

0.396059017191

给评论者打分

有了对两个人进行比较的函数,下面就可以找出与某人品味

最接近的人了,进而,可以根据这些人的喜好来推荐电影。

def topMatches(prefs,person,n=5,similarity=sim_pearson):

scores=[(similarity(prefs,person,other),other)

for other in prefs if other!=person]

# 对list排序,相似度最高的人排在最前

scores.sort( )

scores.reverse( )

return scores[0:n]

在交互控制台中使用该函数:

>> recommendations.topMatches(recommendations.critics,'Toby',n=3)

[(0.99124070716192991, 'Lisa Rose'), (0.92447345164190486, 'Mick LaSalle'),

(0.89340514744156474, 'Claudia Puig')]

推荐电影

我们固然可以选择只看那些和我们品味相近的人推荐的电影,

但这样做太武断,也许某部电影大家普遍都觉得不错,而恰

好与我们最相近的那个人没有看过。

所以,我们需要一种对推荐人进行加权的推荐,如下表:

给Toby的电影推荐表

推荐电影

S.X打头的列是经过加权的电影评分。

下面的代码给出了上述过程的具体实现:

def getRecommendations(prefs,person,similarity=sim_pearson):

totals={}

simSums={}

for other in prefs:

# 不和自己比

if other==person: continue

sim=similarity(prefs,person,other)

# 忽略小于等于0的评分

if sim<=0: continue

for item in prefs[other]:

推荐电影

# 只计算我没看过的电影

if item not in prefs[person] or prefs[person][item]==0:

# 相似度乘以得分

totals.setdefault(item,0)

totals[item]+=prefs[other][item]*sim

# 相似度求和

simSums.setdefault(item,0)

simSums[item]+=sim

# 对结果进行归一化

rankings=[(total/simSums[item],item) for item,total in totals.items( )]

# 排序并返回结果

rankings.sort( )

rankings.reverse( )

return rankings

推荐电影

然后就可以看结果了:

>>> reload(recommendations)

>>> recommendations.getRecommendations(recommendations.critics,'Toby')

[(3.3477895267131013, 'The Night Listener'), (2.8325499182641614, 'Lady in the

Water'), (2.5309807037655645, 'Just My Luck')]

>>> recommendations.getRecommendations(recommendations.critics,'Toby',

... similarity=recommendations.sim_distance)

[(3.5002478401415877, 'The Night Listener'), (2.7561242939959363, 'Lady in the

Water'), (2.4619884860743739, 'Just My Luck')]

结果显示,人们为Toby推荐了三部电影,而且用两种相似

度地算方法得到的列表是一样的 。

总结

到此为止,我们建立了一个完整的推荐系统,它适用于任何的

商品推荐以及基于相似度的数据关系挖掘。。

而这一切在Python中,仅仅是建立一个涉及人、商品以及评价

值的字典,然后根据某些相似度算法得出的人与人的相似度,

就可以进行推荐了。

家族旅行问题的最优化算法

问题描述:

Glass一家住在美国不同的地方。他们希望在纽约相聚,在同一天从各地坐飞机到纽约,几天后再一起离开。每天有许多往返的航班,起飞时间、价格以及飞行时间都不相同。

现在需要找到一种好的日程安排,使得大家的旅行花费尽可能少、等待亲友的时间尽可能短、乘坐飞机的时间尽可能短。

建立文件optimization.py,加入如下代码:

people = [('Seymour','BOS'),('Franny','DAL'),('Zooey','CAK'),('Walt','MIA'),…

('Buddy','ORD'),('Les','OMA')]

#目的地:纽约LaGuardia机场

destination='LGA'

问题分析

首先要找到一种通用的表示日程安排方案的方法。

然后,为了描述某种方案的好坏,需要定义某种函数。在优化

问题中,这个函数叫做代价函数(cost funciton)。一个方案越

好,它的代价函数值越小。这样找最优方案的问题转化为找代

价函数值最小的方案的问题。

最后设法找出具有最小代价函数值的方案,完成优化过程。

导入数据

从网址http://kiwitobes.com/optimize/schedule.txt

可以下载到航班数据,格式如下:

LGA,MIA,20:27,23:42,169

MIA,LGA,19:53,22:21,173

LGA,BOS,6:39,8:09,86

分别是起点、终点、起飞时间、到达时间和机票价格。

将数据载入到以起止点为键、以航班详情为值的字典中:

flights={}

for line in file('schedule.txt'):

origin,dest,depart,arrive,price=line.strip( ).split(',')

flights.setdefault((origin,dest),[])

# 将航班详情加入到航班字典的值中

flights[(origin,dest)].append((depart,arrive,int(price)))

描述方案

如何描述各种方案呢?一个通用的方法是使用数字列表,

它使得之后描述的优化算法并不依赖于具体的问题。

本例中,用数字表示某人乘坐当天的第几趟航班,0代表

第一趟,1代表第二趟,以此类推。

由于每个人都要选择往和返两趟班机,所以列表的总长是

人数的两倍。

例如:[1,4,3,2,7,3,6,3,2,4,5,3]

该方案表示Seymour坐第2趟航班去纽约,坐第5趟航班回波士顿

Franny坐第4趟航班去纽约,坐第3趟回达拉斯。

代价函数

代价函数的选取是优化算法的重要环节。

本例中,可以综合考虑如下因素来构造代价函数:

价格: 所有航班的总票价

旅行时间:所有人在飞机上度过的总时间

等待时间: 在机场等待其他成员到达的总时间

出发时间: 早晨太早起飞的航班有额外的代价,因为旅行者睡眠不足

汽车租用时间: 如果集体租车,那么他们最好在某个时间前将车归还,否则会多付租金。

代价函数

限于篇幅,就不给出代价函数的全部代码了,使用方法如下:

>>> reload(optimization)

>>> optimization.schedulecost(s)

5285

有了代价函数,下面就是找到具有最小函数值的方案了。

在这个例子中有16个航班、每个航班都有9种可能,所有的

可能数为916,约3000亿,所以穷举是不现实的。

下面使用两种方法实现优化:

随机优化

爬山法

随机优化

随机生成一些方案,找出其中最好的方案。

def randomoptimize(domain,costf):

best=999999999

bestr=None

for i in range(1000):

#随机生成一个方案

r=[random.randint(domain[i][0],domain[i][1])

for i in range(len(domain))]

# 计算代价

cost=costf(r)

# 与当前最优方案的代价比较

if cost

best=cost

bestr=r

return r

爬山法

随机优化的不足在于,没有充分利用已有的优解。

爬山法则以一个随机解开始,然

后在邻近的解集中寻找更好的解,

这类似于从斜坡上往下走,如图。

下面的代码片段描述了如何获取已有解的邻近解:

neighbors=[]

for j in range(len(domain)):

# 两个方向

if sol[j]>domain[j][0]:

neighbors.append(sol[0:j]+[sol[j]+1]+sol[j+1:])

if sol[j]

neighbors.append(sol[0:j]+[sol[j]-1]+sol[j+1:])

爬山法

爬山法虽然利用了已经找到的

优解,但它很容易陷入所谓的

局部最优解,而找不到全局最

优解。

一种改进是随机重复爬山法,

即从多个随机点开始运行爬山法若干次,以此希望有一个解能

逼近全局最小。

此外,模拟退火算法和遗传算法也能避免陷入局部最小值。

查看结果

在交互控制台中输入如下代码,查看优化结果:

>>> reload(optimization)

>>> domain=[(0,8)]*(len(optimization.people)*2)

>>> s=optimization.randomoptimize(domain,optimization.schedulecost)

>>> optimization.schedulecost(s)

3328

>>> optimization.printschedule(s)

Seymour Boston 12:34-15:02 $109 12:08-14:05 $142

Franny Dallas 12:19-15:25 $342 9:49-13:51 $229

Zooey Akron 9:15-12:14 $247 15:50-18:45 $243

Walt Miami 15:34-18:11 $326 14:08-16:09 $232

Buddy Chicago 14:22-16:32 $126 15:04-17:23 $189

Les Omaha 15:03-16:42 $135 6:19- 8:13 $239

查看结果

>>> s=optimization.hillclimb(domain,optimization.schedulecost)

>>> optimization.schedulecost(s)

3063

>>> optimization.printschedule(s)

Seymour BOS 12:34-15:02 $109 10:33-12:03 $ 74

Franny DAL 10:30-14:57 $290 10:51-14:16 $256

Zooey CAK 10:53-13:36 $189 10:32-13:16 $139

Walt MIA 11:28-14:40 $248 12:37-15:05 $170

Buddy ORD 12:44-14:17 $134 10:33-13:11 $132

Les OMA 11:08-13:07 $175 18:25-20:34 $205

总结

在本例中,首先使用Python的列表对不同的方案进行了数学

建模,然后根据一些指标建立了代价函数,最后使用两种方法

实现了优化过程。

在整个过程中,Python的简单易用让我们能够集中精力解决

实际的问题。而无需过多关注编程本身。

此外,Python的交互控制台使得编程与调试过程变得自然顺畅。

大纲

起源

特性

用途

不足

如何学习

硬币的另一面

限制Python发展的因素

缺乏预包装的解决方案

数据库访问层的局限性

文档差距

缺乏GUI和团队协作工具

限制Python发展的因素

缺乏预包装的解决方案

PHP 在企业软件领域赢得了辉煌的成功,主要原因就在于其广泛实用的产品门类,比如讨论板、聊天服务器和分组日历以及即时消息系统等。相比之下,Python提供的解决方案就少多了。Python语言的分发版中确实包含了一些扩展的类库,越来越多的程序员也在致力于开发等价PHP的Python工具,但是考虑到市场的时间紧迫性,而且你所面临的问题已经有现成的PHP解决方案可以对付,那么PHP自然会成为你的首选。

限制Python发展的因素

数据库访问层的局限性相比现有的成熟技术,比如ODBC和JDBC,Python的数据库访问层看起来就过于原始了。虽然这一方面也在发生变化,但是,开发部门需要平滑地接合现有的复杂遗留数据,同时需要快速的SQL数据库访问,所有这一些使其在短时期内难以对Python表现出什么太大的兴趣。

限制Python发展的因素

文档差距相比其对手语言,比如Perl、Java,在某种程度上再算上PHP,Python确实深受文档缺乏之苦,Python没有广泛、易于获得的文档和图书。市面上冠以PHP标题的图书数量几乎是Python的两倍多;而Perl就更多了,有400多种。Python的在线文档倒还组织得比较好,但是这些文档几乎全是些参考资料。幸而Python相当容易的学习曲线减轻了对图书资料的过多需要。

限制Python发展的因素

缺乏GUI和团队协作工具给Python应用程序创建图形用户界面未必复杂。Python分发版本随带的Tk就是Python开发人员最常用的工具。但是Tk缺乏可访问、易用的GUI工具。相比GUI工具的缺乏更要命的是Python几乎没有支持团队开发的协议工具。 Java在这些工具领域可谓相当丰富。在企业软件开发市场上,这一缺陷简直可视为致命的要害。没有这类工具要让很多程序员共同开发同一项目几乎是不可能的。Python利用其模块化和命名空间分析等特性减轻了这一方面的需求,这些特性可以让多个程序员开发项目时不可能发生代码冲突的情况。但是,这同样改变不了其协同性能缺乏的严重性。

大纲

起源

特性

用途

不足

如何学习

如何学习

"Don't learn. Just use it.”

"Hello world”

天气预报RSS 歌词

搜索引擎

版本

CPython: www.python.org

主流:2.5-2.7

最新:3.0 不向下兼容

ActivePython:

Windows 下的Python,文档和库较全

IronPython: http://ironpython.codeplex.com/

与.NET集成较好

可使用CPython的类库

NumPy,Python(x,y):

对科学计算进行了优化的Python版本

工具

IDLE:CPython自带

PythonWin:ActivePython自带

Notepad++:查找/替换 tab和空格 语法高亮

Ulipad: 转到函数定义 Code Snippets

Eclipse:Java

Komodo Editor/IDE

Vim/Emacs: Linux下流行的IDE

资料

"集体智慧编程”

"简明Python教程”

"Python Cookbook”

"IronPython In Action”

"Google it.”

THANKS

www.peraglobal.com.cn

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《Python经典入门教程ppt》是由用户Dream lover于2018-05-15上传,属于培训教程PPT。

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