第八周：程序设计方法学

8.1 实例13：体育竞技分析

1.自顶向下（设计）

它是解决复杂问题的有效方法，它将一个总问题表达为若干个小问题的组成形式，使用同样的方法进一步分解小问题，直至小问题可以用计算机简单明了解决。

2.自底向上（执行）

分单元测试，逐步组装，按照自顶向下相反的路径操作，直至系统各部分以组装的思路都经过测试和验证。

3.程序总体框架及步骤

（1）打印程序的介绍性信息式

（2）获得程序运行参数：proA，proB，n

（3）利用球员A和B的能力值，模拟n局比赛。

（4）输出球员A和B获胜比赛的场次及概率。

8.2 Python程序设计思维

1.计算思维

计算思维：抽象问题的计算过程，利用计算机自动化求解，是基于计算机的思维。计算机为基于计算机强大的算力和海量数据，它抽象计算过程，关注设计和构造而非因果。

2.计算生态

计算生态以开源项目为组织形式，充分利用“共识原则”和“社会利他”组织人员，在竞争发展、相互依存和迅速更迭中完成信息技术的更新换代，形成了技术的自我演化路径。

计算生态没有顶层设计，而是以功能为单位，具备三个特点：竞争发展、迅速更迭、相互依存。

计算生态的价值：创新（跟随创新、集成创新、原始创新），加速科技类应用创新的重要支撑，发展科技产品商业价值的重要模式，国家科技体系安全和稳固的基础。

编程的起点不是算法而是系统，编程目标是快速解决问题。

3.基本的程序设计模式

（1）IPO设计

（2）模块化设计：通过函数或对象封装将程序划分为模块及模块间的表达。具体包括主程序、子程序和子程序间的关系。分而治之：一种分而治之、分层抽象、体系化的设计思想。

引擎+配置：程序执行和配置分离，将可选参数配置化，将程序开发编程配置文件编写，扩展功能而不修改程序。关键在于接口设计，是否清晰明了、灵活可扩展。

应用开发（从应用需求到软件产品）的四个步骤：产品定义、系统架构、设计与实现、用户体验。

8.3 模块7：OS库的使用

1.OS库之路径操作

函数

描述

os.path.abspath(path)

返回path在当前路径中的绝对路径

os.path.normpath(path)

归一化path的表示形式，统一用\\分隔路径

os.path.relpath(path)

返回当前程序与文件之间的相对路径

os.path..dirname(path)

返回path中的目录名称

os.path.basename(path)

返回path中最后的文件名称

os.path.join(path,*paths)

组合path与paths，返回一个路径字符串

os.path.exists(path)

判断path对应文件或目录是否存在，返回True或False

os.path.isfile(path)

判断path所对应是否为已经存在的文件，返回True或False

os.path.isdir(path)

判断path所对应是否为已经存在的目录，返回True或False

os.path.getatime(path)

返回path对应文件或目录上一次访问时间

os.path.getmtime(path)

返回path对应文件或目录上一次修改时间

os.path.getctime(path)

返回path对应文件或目录创建时间

os.path.getsize(path)

返回path对应文件的大小，以字节为单位

2.OS库之进程管理

os.system(command)：

执行程序或命令command，可以调用其它程序。在windows操作系统中，返回值为cmd的调用返回信息。

3.OS库之环境参数

函数

描述

os.chdir(path)

修改当前程序操作的路径

os.getcwd()

返回程序的当前路径

os.getlogin()

获得当前系统登录用户名称

os.cpu_count()

获得当前的CPU数量

os.urandom(n)

获得n个字节长度的随机字符串，通常用于加解密运算

os.

8.4 实例14：第三方库安装脚本

C++
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#BatchInstall.py
import os
libs = {"numpy","matplotlib","pillow","sklearn","requests",\
        "jieba","beautifulsoup4","wheel","networkx","sympy",\
        "pyinstaller","django","flask","werobot","pyqt5",\
        "pandas","pyopengl","pypdf2","docopt","pygame"}
try:
    for lib in libs:
        os.system("pip install "+lib)
    print("Successful")       
except:
    print("Failed Somehow")