Python計(jì)算與編程實(shí)踐

內(nèi)容概要

　　《計(jì)算機(jī)科學(xué)叢書(shū)：Python計(jì)算與編程實(shí)踐·多媒體方法（原書(shū)第2版）》是一本別出心裁的程序設(shè)計(jì)入門(mén)教程，以Python數(shù)字多媒體編程為主線，依次講解了圖像、聲音、文本和電影的處理，其中穿插介紹了大量的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)。方法獨(dú)到，示例通俗易懂，條理清晰，將趣味性和實(shí)用性融于講解之中。
　　《計(jì)算機(jī)科學(xué)叢書(shū)：Python計(jì)算與編程實(shí)踐·多媒體方法（原書(shū)第2版）》適合用做計(jì)算機(jī)專業(yè)導(dǎo)論課或非計(jì)算機(jī)專業(yè)編程課程的教材，也可用做軟件開(kāi)發(fā)人員學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)數(shù)字多媒體處理知識(shí)和Python語(yǔ)言的專業(yè)參考書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

作者：（美國(guó)）古茲迪阿爾（Mark Guzdial） （美國(guó)）埃里克森（Barbara Ericson） 譯者：王江平  古茲迪阿爾（Mark Guzdial），是佐治亞理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院交互式計(jì)算專業(yè)的教授。他是ACM國(guó)際計(jì)算機(jī)教育研究系列研討會(huì)的創(chuàng)立者之一。ACM教育委員會(huì)副主席， “Journal of the Learning Sciences”和“Communications of the ACM”編委會(huì)委員。Guzdial博士主要關(guān)注計(jì)算機(jī)教育方面的研究。他的第一本著作論述Squeak語(yǔ)言及其在教育中的應(yīng)用。他是Swiki（Squeak Wiki）的早期開(kāi)發(fā)者。Swiki是第一個(gè)專門(mén)用于學(xué)校的wiki。他出版了多本關(guān)于利用多媒體編程環(huán)境學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程的著作。影響了世界各地的計(jì)算機(jī)本科生教學(xué)。 埃里克森（Barbara Ericson），是佐治亞理工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院“計(jì)算機(jī)普及”課程的主管和研究人員。她從2004年開(kāi)始就致力于改善計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，現(xiàn)在是計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會(huì)的師范教育代表，美國(guó)女性信息技術(shù)中心K-12聯(lián)盟的合作主席，計(jì)算機(jī)科學(xué)AP考試開(kāi)發(fā)委員會(huì)成員。她的研究興趣涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能和面向?qū)ο缶幊痰榷鄠€(gè)領(lǐng)域。

書(shū)籍目錄

出版者的話
譯者序
第2版前言
第1版前言
第一部分 導(dǎo)論
　第1章 計(jì)算機(jī)科學(xué)與媒體計(jì)算導(dǎo)論
　　1.1 計(jì)算機(jī)科學(xué)是關(guān)于什么的
　　1.2 編程語(yǔ)言
　　1.3 計(jì)算機(jī)理解什么
　　1.4 媒體計(jì)算：為什么要把媒體數(shù)字化
　　1.5 大眾的計(jì)算機(jī)科學(xué)
　　習(xí)題
　第2章 編程導(dǎo)論
　　2.1 編程與命名有關(guān)
　　2.2 Python編程
　　2.3 JES編程
　　2.4 JES媒體計(jì)算
　　2.5 構(gòu)建程序
　　習(xí)題
　第3章 使用循環(huán)修改圖片
　　3.1 圖片的編碼
　　3.2 處理圖片
　　3.3 改變顏色值
　　3.4 制作日落效果
　　3.5 亮化和暗化
　　3.6 制作底片
　　3.7 轉(zhuǎn)換到灰度
　　習(xí)題
　第4章 修改區(qū)域中的像素
　　4.1 復(fù)制像素
　　4.2 圖片鏡像
　　4.3 復(fù)制和轉(zhuǎn)換圖片
　　習(xí)題
　第5章 高級(jí)圖片技術(shù)
　　5.1 顏色替換：消除紅眼、深褐色調(diào)和色調(diào)分離
　　5.2 合并像素：圖片模糊化
　　5.3 比較像素：邊緣檢測(cè)
　　5.4 圖片融合
　　5.5 背景消減
　　5.6 色鍵
　　5.7 在圖像上繪圖
　　5.8 指定繪圖過(guò)程的程序
　　習(xí)題
第二部分 聲音
　第6章 使用循環(huán)修改聲音
　第7章 修改一段樣本區(qū)域
　第8章 通過(guò)合并片段制作聲音
　第9章 構(gòu)建更大的程序
第三部分 文本、文件、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)和單媒體
　第10章 創(chuàng)建和修改文本
　第11章 高級(jí)文本技術(shù)：Web和信息
　第12章 產(chǎn)生Web文本
第四部分 電影
　第13章 制作和修改電影
　第五部分 計(jì)算機(jī)科學(xué)議題
　第14章 速度
　第15章 函數(shù)式編程
　第16章 面向?qū)ο缶幊?br />　習(xí)題
　附錄A Python快速參考
　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   從所有情況中找出絕對(duì)最優(yōu)的組合永遠(yuǎn)是極其耗時(shí)的任務(wù)。對(duì)于這樣的算法，類似D（2n）這樣的時(shí)間復(fù)雜度并不罕見(jiàn)。但還有其他一些問(wèn)題，看似可以在合理的時(shí)間內(nèi)完成，實(shí)際卻不是。 這些問(wèn)題當(dāng)中，比較著名的一個(gè)就是旅行商問(wèn)題（Traveling Salesman Problem）。想象自己是一名負(fù)責(zé)很多客戶的售貨員——比如說(shuō)客戶數(shù)量是30，前面最佳歌曲問(wèn)題的一半。為提高工作效率，你想在地圖上找一條能把每個(gè)客戶訪問(wèn)一次，且不會(huì)重復(fù)訪問(wèn)的最短路徑。 要求給出旅行商問(wèn)題的最優(yōu)解，一種最有名的算法是O（n?。┘?jí)的。那可是n的階乘。另外有些耗時(shí)較短的算法能給出近似最短，但無(wú)法保證絕對(duì)最短的路徑。對(duì)30個(gè)城市來(lái)說(shuō)，使用這種O（n?。?fù)雜度的算法需要執(zhí)行30 ！個(gè)步驟，或者說(shuō)265252859812191058636308480000000步。到1.5 GHz的處理器上運(yùn)行看吧——在你有生之年是運(yùn)行不完的。 真正嚴(yán)重的問(wèn)題是：旅行商問(wèn)題并不是人為搞出來(lái)的玩具題目。確實(shí)有人需要在全世界范圍內(nèi)規(guī)劃最短路由。還有一些類似問(wèn)題，從算法上考慮與旅行商問(wèn)題如出一轍，比如規(guī)劃?rùn)C(jī)器人在廠房中的行走路線。這是個(gè)又大又難的問(wèn)題。 計(jì)算機(jī)科學(xué)家把問(wèn)題歸為三大類： 許多問(wèn)題，比如排序，可以用運(yùn)行時(shí)間為多項(xiàng)式復(fù)雜度（比如O（n2））的算法解決，我們把這類問(wèn)題稱為P類問(wèn)題（P代表“多項(xiàng)式”）。 另一些問(wèn)題，比如求最優(yōu)組合，存在已知的算法，但解法太大太難，即使中等規(guī)模的數(shù)據(jù)量都難以在合理的時(shí)間內(nèi)解決。我們把這類問(wèn)題稱為難解型（intractable）問(wèn)題。 還有另一些問(wèn)題，如旅行商問(wèn)題，看似難解，但可能存在P類解法，只是我們尚未發(fā)現(xiàn)。 我們把這類問(wèn)題稱為NP類問(wèn)題。 理論計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域最大的未解問(wèn)題之一就是證明要么NP和P完全不同（意味著我們永遠(yuǎn)不能在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)解決旅行商最短路徑問(wèn)題），要么P包含NP。 你可能疑惑，有關(guān)算法的問(wèn)題可以“證明”嗎？畢竟我們有這么多不同的編程語(yǔ)言和編寫(xiě)算法的不同方式。如何能確定地證明一件事情是可做或不可做的呢？然而，這的確可以。事實(shí)上，Alan Turing（阿蘭?圖靈）甚至證明了某些算法是編寫(xiě)不出來(lái)的。 在編寫(xiě)不出來(lái)的算法當(dāng)中，最著名的一個(gè)是程序停止問(wèn)題（Halting Problem）。我們編寫(xiě)過(guò)讀取或輸出其他程序的程序。可以想象，一個(gè)程序完全可以讀取另一個(gè)程序并輸出相關(guān)信息（比如此程序中有多少print語(yǔ)句）。那么，能否編寫(xiě)一個(gè)程序，輸入另一個(gè)程序（比如通過(guò)文件），然后告訴我們那個(gè)程序會(huì)不會(huì)停止呢？考慮這樣一種情況：輸入程序中有一些復(fù)雜的while循環(huán)，導(dǎo)致我們難以判定while循環(huán)表達(dá)式會(huì)不會(huì)變成false。然后再想象一下這樣一組循環(huán)相互嵌套的情況。

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