Python. 14 twórczych projektów dla dociekliwych programistów - Mahesh Venkitachalam Mysłowice

Python jest ciekawym językiem programowania o dużych możliwościach. Dzięki niemu w prosty sposób można rozwiązać złożone problemy tego świata. Umożliwia przy tym pisanie czytelnego i łatwego w konserwacji kodu. Opanowanie składni i podstawowych koncepcji programistycznych w Pythonie nie jest trudne, jednak potem przychodzi moment, aby wypróbować go w prawdziwym programowaniu. Niniejsza książka nauczy Cię wykorzystywać ten język do rozwiązywania nietrywialnych problemów, z którymi muszą się mierzyć programiści. Książka składa się z czternastu zabawnych i inspirujących projektów, dzięki którym odkryjesz niuanse programowania i nauczysz się pracy z kilkoma bibliotekami Pythona. Co ważniejsze, nauczysz się analizy problemu, dowiesz się, jak opracować algorytm do jego rozwiązania, a następnie jak zaimplementować rozwiązanie. Wykorzystasz Pythona do tworzenia muzyki, symulacji rzeczywistych zjawisk, a także zmusisz do współpracy z płytkami Arduino i Raspberry Pi — a wszystko w ramach świetnej, wciągającej zabawy! Sprawdź, jak wykorzystać Pythona do: generowania spirografowych wzorów, tworzenia muzyki na komputerze, przekładania obrazów na sztukę ASCII, tworzenia realistycznych animacji za pomocą biblioteki OpenGL, wizualizacji 3D danych z obrazowania medycznego CT i MRI, zbudowania internetowego systemu monitorowania pogody z wykorzystaniem Raspberry Pi. Python? Spróbuj się z nim pobawić! Mahesh Venkitachalam jest inżynierem oprogramowania z dwudziestoletnim doświadczeniem w programowaniu. Od lat rozwija aplikacje służące naukowcom do wizualizacji 3D. Pracuje również nad podzespołami elektronicznymi, które udostępnia amatorom elektroniki na zasadach open source. Jest pasjonatem technologii, prowadzi popularny blog o elektronice i programowaniu — electronut.in. Mieszka w Indiach, w Bangalore. Spis treści: Podziękowania Wprowadzenie Dla kogo jest ta książka? Jaka jest zawartość książki? Część I. Rozgrzewka Część II. Symulacja życia Część III. Zabawy z obrazami Część IV. Grafika 3D Część V. Projekty z wykorzystaniem sprzętu Dlaczego Python? Wersje Pythona Kod zamieszczony w książce CZĘŚĆ I Rozgrzewka 1. Parsowanie list odtwarzania programu iTunes Anatomia pliku listy odtwarzania iTunes Wymagania Kod Znajdowanie duplikatów Wyodrębnianie duplikatów Wyszukiwanie utworów wspólnych dla wielu list odtwarzania Gromadzenie danych statystycznych Prezentowanie danych Opcje wiersza poleceń Kompletny kod Uruchamianie programu Podsumowanie Eksperymenty! 2. Spirografy Równania parametryczne Równania spirografu Żółwia grafika Wymagania Kod Konstruktor Spiro Funkcje konfiguracyjne Metoda restart() Metoda draw() Tworzenie animacji Klasa SpiroAnimator Metoda genRandomParams() Ponowne uruchamianie programu Metoda update() Wyświetlanie lub ukrywanie kursora Zapisywanie krzywych Parsowanie argumentów wiersza poleceń i inicjowanie Kompletny kod Uruchomienie animacji spirografu Podsumowanie Eksperymenty! CZĘŚĆ II Symulacja życia 3. Gra w życie Jak to działa? Wymagania Kod Reprezentacja planszy Warunki początkowe Warunki brzegowe Implementacja reguł Wysyłanie do programu argumentów wiersza poleceń Inicjowanie symulacji Kompletny kod Uruchamianie symulacji Gry w życie Podsumowanie Eksperymenty! 4. Generowanie tonów harmonicznych za pomocą algorytmu Karplusa-Stronga Jak to działa? Symulacja Tworzenie plików WAV Pentatonika molowa Wymagania Kod Implementacja bufora pierścieniowego za pomocą klasy deque Implementacja algorytmu Karplusa-Stronga Zapisywanie pliku WAV Odtwarzanie plików WAV za pomocą modułu pygame Metoda main() Kompletny kod Uruchamianie symulacji szarpanej struny Podsumowanie Eksperymenty! 5. Boidy: symulacja stada Jak to działa? Wymagania Kod Obliczanie pozycji i prędkości boidów Ustawianie warunków brzegowych Rysowanie boida Rysowanie ciała i głowy boida Aktualizowanie pozycji boida Zastosowanie reguł algorytmu stada Dodawanie boida Rozpraszanie boidów Argumenty wiersza poleceń Klasa Boids Kompletny kod Uruchamianie symulacji algorytmu stada Podsumowanie Eksperymenty! CZĘŚĆ III Zabawy z obrazami 6. Sztuka ASCII Jak to działa? Wymagania Kod Definiowanie poziomów skali szarości oraz siatki Obliczanie średniej jasności Generowanie zawartości ASCII na podstawie obrazu Opcje wiersza poleceń Zapisywanie łańcuchów znaków obrazu ASCII w pliku tekstowym Kompletny kod Uruchamianie generatora sztuki ASCII Podsumowanie Eksperymenty! 7. Fotomozaiki Jak to działa? Dzielenie obrazu docelowego Uśrednianie wartości kolorów Dopasowywanie obrazów Wymagania Kod Wczytywanie obrazów kafelków Obliczanie średniej wartości koloru obrazów wejściowych Dzielenie obrazu docelowego na siatkę Wyszukiwanie najlepszego dopasowania dla kafelka Tworzenie siatki obrazu Tworzenie fotomozaiki Dodawanie opcji wiersza poleceń Kontrolowanie rozmiaru fotomozaiki Kompletny kod Uruchamianie generatora fotomozaiki Podsumowanie Eksperymenty! 8. Autostereogramy Jak to działa? Postrzeganie głębi w autostereogramie Mapy głębi Wymagania Kod Powtarzanie danego kafelka Tworzenie kafelka z losowych kółeczek Tworzenie autostereogramu Opcje wiersza poleceń Kompletny kod Uruchamianie generatora autostereogramu Podsumowanie Eksperymenty! CZĘŚĆ IV Grafika 3D 9. Zrozumieć OpenGL Tradycyjny OpenGL Nowoczesny OpenGL: potok grafiki 3D Prymitywy geometryczne Transformacje 3D Shadery Cieniowanie wierzchołkowe Cieniowanie pikseli Bufory wierzchołków Mapowanie tekstury Wyświetlanie OpenGL Wymagania Kod Tworzenie okna OpenGL Ustawianie wywołań zwrotnych Wywołanie zwrotne klawiatury Zdarzenie zmiany rozmiaru okna Pętla główna Klasa Scene Definiowanie geometrii 3D Definiowanie shaderów GLSL Kompletny kod Uruchamianie aplikacji OpenGL Podsumowanie Eksperymenty! 10. Systemy cząsteczek Jak to działa? Modelowanie ruchu cząsteczki Ustawianie maksymalnej rozpiętości Renderowanie cząstek Użycie blendowania OpenGL do tworzenia bardziej realistycznych iskier Korzystanie z billboardingu Animowanie iskier Wymagania Kod dla systemu cząsteczek Definiowanie geometrii cząsteczek Definiowanie tablicy opóźnień czasowych dla cząsteczek Ustawianie początkowych prędkości cząsteczek Tworzenie cieniowania wierzchołkowego Tworzenie cieniowania pikseli Renderowanie Obliczanie macierzy obrotu dla billboardingu Główny kod renderowania Klasa Camera Kompletny kod systemu cząsteczek Kod pudełka Kod dla programu głównego Aktualizacja cząsteczek w każdym kroku czasowym Procedura obsługi klawiatury Zarządzanie główną pętlą programu Kompletny główny kod programu Uruchamianie programu Podsumowanie Eksperymenty! 11. Rendering objętościowy Jak to działa? Format danych Generowanie promieni Ray casting w GPU Pokazywanie wycinków 2D Wyświetlanie okna OpenGL Wymagania Przegląd kodu projektu Generowanie tekstury 3D Kompletny kod tekstury 3D Generowanie promieni Definiowanie geometrii sześcianu kolorów Tworzenie obiektu bufora ramek Renderowanie tylnych ścian sześcianu Renderowanie przednich ścian sześcianu Renderowanie całego sześcianu Procedura obsługi zmiany rozmiaru okna Kompletny kod generowania promieni Volume ray casting Cieniowanie wierzchołkowe Cieniowanie pikseli Kompletny kod volume ray casting Tworzenie wycinków 2D Cieniowanie wierzchołkowe Cieniowanie pikseli Interfejs użytkownika dla tworzenia wycinków 2D Kompletny kod tworzenia wycinków 2D Zebranie kodu w całość Kompletny kod pliku głównego Uruchamianie programu Podsumowanie Eksperymenty! CZĘŚĆ V Projekty z wykorzystaniem sprzętu 12. Wprowadzenie do Arduino Arduino Ekosystem Arduino Język IDE Społeczność Peryferia Wymagania Budowa obwodu czujnika natężenia światła Jak działa obwód Szkic Arduino Tworzenie wykresu w czasie rzeczywistym Kod Pythona Kompletny kod Pythona Uruchamianie programu Podsumowanie Eksperymenty! 13. Laserowy wyświetlacz audio Generowanie wzorów za pomocą lasera Sterowanie silniczkiem Szybka transformata Fouriera Wymagania Konstruowanie wyświetlacza laserowego Wyrównywanie luster Zasilanie silniczków Podłączanie sterownika silniczków Szkic Arduino Konfigurowanie cyfrowych pinów wyjścia Arduino Pętla główna Zatrzymywanie silniczków Kod Pythona Wybór urządzenia audio Odczyt danych z urządzenia wejściowego Obliczanie FFT strumienia danych Uzyskiwanie informacji o częstotliwości z wartości FFT Konwersja częstotliwości na prędkości i kierunki obracania się silniczków Testowanie ustawień silniczków Opcje wiersza poleceń Ręczne testowanie Kompletny kod Pythona Uruchamianie programu Podsumowanie Eksperymenty! 14. Monitor pogody oparty na Raspberry Pi Sprzęt Czujnik temperatury i wilgotności DHT11 Raspberry Pi Konfigurowanie Raspberry Pi Instalacja i konfiguracja oprogramowania System operacyjny Wstępna konfiguracja Konfiguracja Wi-Fi Konfigurowanie środowiska programistycznego Podłączenie poprzez SSH Framework WWW Bottle Tworzenie wykresów za pomocą biblioteki flot Wyłączanie Raspberry Pi Budowanie sprzętu Kod Obsługa żądań danych z czujnika Tworzenie wykresu danych Metoda update() Procedura obsługi JavaScript dla diody LED Dodawanie interaktywności Kompletny kod Uruchamianie programu Podsumowanie Eksperymenty! DODATKI A. Instalacja oprogramowania Instalacja kodu źródłowego dla projektów z książki Instalacja w systemie Windows Instalacja biblioteki GLFW Instalacja prekompilowanych plików binarnych dla każdego modułu Inne opcje Instalacja w systemie OS X Instalacja Xcode i MacPorts Instalacja modułów Instalacja w systemie Linux B. Praktyczne podstawy elektroniki Typowe komponenty Podstawowe narzędzia Budowanie obwodów Idąc dalej C. Raspberry Pi: porady i wskazówki Konfigurowanie Wi-Fi Sprawdzanie połączenia Raspberry Pi z siecią lokalną Zapobieganie wprowadzaniu adaptera Wi-Fi w tryb uśpienia Tworzenie kopii zapasowej kodu i danych z Raspberry Pi Tworzenie kopii zapasowej całego systemu operacyjnego Raspberry Pi Logowanie do Raspberry Pi poprzez SSH Korzystanie z kamery Raspberry Pi Włączanie obsługi dźwięku na Raspberry Pi Zmuszenie Raspberry Pi do mówienia Włączanie obsługi HDMI Mobilny Raspberry Pi Sprawdzanie wersji sprzętowej Raspberry Pi O autorze: Mahesh Venkitachalam jest inżynierem oprogramowania z dwudziestoletnim doświadczeniem w programowaniu. Od lat rozwija aplikacje służące naukowcom do wizualizacji 3D. Pracuje również nad podzespołami elektronicznymi, które udostępnia amatorom elektroniki na zasadach open source. Jest pasjonatem technologii, prowadzi popularny blog o elektronice i programowaniu — electronut.in. Mieszka w Indiach, w Bangalore.