PYTHON趣味编程:从入门到人工智能

"《Python趣味编程：从入门到人工智能》从Scratch到Python轻松进阶，手把手教你学习AI编程语言 一学就会的零基础入门书；基于近期新 Python 3.7 版本；从经典的hello, world学起；步步为营掌握Python语言；用Python玩转数学和算法；用Pyglet 写捕鱼达人游戏；用AI把照片变成世界名画；感受Python编程无限魅力。

本书是专门为小学生编写的零基础Python语言编程入门教材，分为程序设计、数学编程、海龟编程等3个单元。第1单元讲授变量、数据类型、数学运算、字符串、列表、函数和对象，讲授使用流程图来描述算法，还讲授使用顺序、选择和循环等基本的程序结构编写Python程序；第2单元讲授使用枚举、递推、模拟等方法编程解决方程、逻辑推理等数学问题；第3单元讲授使用海龟绘图功能进行创意绘图和制作趣味游戏。

谢声涛，小海豚科学馆创始人，致力于线下和线上推广青少年科普教育和编程教育。曾在多家互联网公司工作，历任程序员、研发经理、架构师、技术总监等职，熟悉大规模网站架构设计，擅长复杂应用系统开发，在海量数据管理、搜索引擎技术等应用方面有丰富经验。

第1 单元编程基础 第1课似曾相识——遇见Python3 第2课计算圆周率——神奇计算器10 第3课编程宣言——hello，world14 第4课照猫画虎——剖析Python程序19 第5课去火星要多久——变量和表达式25 第6课八十天环游地球——函数的使用33 第7课几何拼贴画——海龟绘图42 第8课高烧100℃——顺序结构51 第9课飞向太空——选择结构56 第10课棋盘麦粒——循环结构67 第11课恺撒加密——字符串处理78 第12课素数筛法——列表的使用89 第13课莫尔斯码——字典的使用100 第14课数字黑洞——自定义函数108 第15课图像转字符画——使用库编程120 第16课物以类聚——面向对象编程128 第2单元数学与算法 第17课隔沟算羊——枚举策略143 第18课李白沽酒——递推策略150 第19课水手分椰子——模拟策略155 第20课谁是雷锋——逻辑推理159 第21课向右看齐——冒泡排序164 第22课挑选苹果——选择排序169 第23课整理扑克——插入排序174 第24课分而治之——快速排序179 第25课猜数游戏——二分查找186 第26课勾股树——分形之美192 第27课玫瑰曲线——数学之美200 第3单元游戏编程 第28课Pyglet编程初步209 第29课公主迎圣诞223 第30课疯狂摩托239 第31课捕鱼达人249 第4单元人工智能 第32课OpenCV编程初步271 第33课人脸识别279 第34课目标检测285 第35课绘画大师291

    第1课似曾相识――遇见Python1.1初遇Python
     从这里开始，我们将学习一门新的编程语言――Python，它将为我们在计算机世界搭起一座通向人工智能的桥梁。
     Python在英文中是大蟒蛇的意思，英语发音/？paiθ？n/，美语发音/？paiθ？？n/，国内用户多读作“派森”。如图1？1所示，由一蓝一黄缠绕在一起的两条蟒蛇构成了Python语言的近期新Logo图案。
     图1？1Python的Logo图案
     在生活中，人们使用汉语、英语、法语、德语、日语等不同的语言跟不同国家的人进行交流。在使用计算机时，人们不能直接使用英语等人类的语言和计算机交流，而是使用编程语言(Programming Language)将人们的想法编写成程序，再通过执行程序控制计算机去解决各种问题。在计算机世界有着数量众多的编程语言，Python就是其中一种简单易学的编程语言。在实际应用中，Python被广泛用于人工智能、云计算、科学运算、Web开发、网络爬虫、系统运维、图形GUI、金融量化投资等众多领域。
     Python拥有强大的功能，并且易于学习和使用。一般来说，初学者经过数周的学习，就能够掌握基本的Python编程。通过学习本书，初学者将能够逐步掌握使用Python语言编程解决常见的数学问题、绘制美丽的图画、编写有趣的游戏，以及编写简单的人工智能应用程序等。本书通过丰富多彩的案例项目，让初学者在学习Python编程的过程中充满乐趣，部分案例项目的效果如图1？2所示。〖1〗〖1〗图1？2部分案例项目的效果图
     1.2从Scratch到Python
     在青少年编程教育领域，以MIT Scratch为代表的图形化编程语言适合作为中小学生编程教育的入门语言。通过学习Scratch掌握基本的编程思想之后，就可以继续学习具备完整编程特性的Python语言。
     图1？3分别展示了使用Scratch和Python两种语言编写的计算圆面积的程序代码。程序的逻辑比较简单，先由用户输入圆的半径，然后利用公式计算出圆的面积，再输出结果。对比图中用英文描述的Scratch程序和Python程序, 让人有一种似曾相识的感觉。同时可以看到Python代码更为简洁，更接近数学语言。
     图1？3Scratch和Python程序的对比
     Scratch编程以鼠标操作为主，编程者通过将不同功能的指令积木拖动到脚本区，并按照一定的逻辑关系拼接在一起，就组成了可以运行的程序。这种编程方式能够避免语法错误，使编程者专注于思考编程逻辑。
     Python编程以键盘操作为主，编程者需要记忆一些Python语言的关键字(Keywords)、语法规则等，在编程时按照规定的语法格式输入不同的指令语句，并以一定的逻辑关系组织在一起，从而得到能够执行的程序。对于初学者来说，在开始学习Python编程的几周之内，由于录入错误（如单词拼写错误、全角和半角符号混用、没有匹配引号和括号等）会频繁遇到语法错误。但是，在坚持一段时间并熟悉Python的编程方式之后，这种语法错误就会显著地减少。提示： 初学者可参考本书“附录BPython初学者常见错误及解决方法”修正错误。
     建议初学者先学习Scratch编程，在掌握基本的编程思想之后，再转向Python编程，学习曲线会比较平缓。推荐使用《Scratch编程从入门到精通》(ISBN:978？7？302？50837？3,清华大学出版社)作为学习Scratch编程的教材。
     由于Python编程使用的是英文关键字，程序代码与英语比较接近，学过Scratch的编程者可以在Scratch软件中切换到英文界面下体验和熟悉在英文环境中编写程序，这对于学习Python编程会有很大帮助。
     1.3安装Python软件
     Python是一种跨平台的编程语言，用它编写的程序能够运行于Windows、Mac OS和Linux等不同的操作系统。在Python官方网站（www.python.org）可以下载各个版本的Python软件。
     Python语言分为Python 2 和 Python 3 两大分支版本，彼此之间并不兼容。由于Python官方团队计划在2020年终止对Python 2的支持，因此，选择学习Python 3 才是明智之举。
     在写作本书时，Python 3的版本已经更新到v3.7.1。下面介绍在Windows 7 操作系统下安装Python 3.7.1软件，具体步骤如下。
     (1) 安装Windows 7 Service Pack 1。如果你的Windows 7没有安装Service Pack 1，那么将无法安装Python 3.7.1；如果已安装，则跳过这一步。提示： 在微信公众号“小海豚科学馆”中发送消息“升级win7”可获取Windows 7 Service Pack 1的安装包下载地址和安装说明。
     (2) 使用浏览器访问https://www.python.org/downloads/，单击页面中的Download Python 3.7.1按钮（如图1？4所示），将下载python？3.7.1.exe文件到本地磁盘中，或者跳转到https://www.python.org/downloads/release/python？371/页面，在页面底部的文件列表区中选择下载64位或32位的Python 3.7.1的可执行安装包，如图15所示。