第二章Python語(yǔ)言編程基礎(chǔ)窮究于理·成就于工0203Python-OpenCV的應(yīng)用Python的基本語(yǔ)法01Python語(yǔ)言簡(jiǎn)介目錄窮究于理·成就于工01Python語(yǔ)言簡(jiǎn)介python的起源

Python語(yǔ)言的起源可以追溯到1980年代末，由荷蘭計(jì)算機(jī)科學(xué)家GuidovanRossum構(gòu)思并實(shí)現(xiàn)。

GuidovanRossum在1989年12月開(kāi)始構(gòu)思Python語(yǔ)言，起初是作為一個(gè)業(yè)余愛(ài)好項(xiàng)目，但在不斷的更新迭代中變成了世界上最流行的編制語(yǔ)言之一。

Python的名字來(lái)源于Guido當(dāng)時(shí)正在觀看的英國(guó)喜劇團(tuán)體MontyPython'sFlyingCircus，而不是指實(shí)際的蟒蛇。為什么要使用Python語(yǔ)言？簡(jiǎn)單易學(xué)、易讀、易維護(hù)免費(fèi)、開(kāi)源的高層語(yǔ)言

Python是一種代表簡(jiǎn)單主義思想的語(yǔ)言，它使你能夠?qū)Ｗ⒂诮鉀Q問(wèn)題而不是去搞明白語(yǔ)言本身，而且Python語(yǔ)言極其容易上手，因?yàn)镻ython語(yǔ)言有極其簡(jiǎn)單的說(shuō)明文檔風(fēng)格清晰劃一、強(qiáng)制縮進(jìn)。

Python語(yǔ)言是FLOSS（自由/開(kāi)放源碼軟件）之一。使用者可以自由地發(fā)布這個(gè)軟件的拷貝、閱讀它的源代碼、對(duì)它做改動(dòng)、把它的一部分用于新的自由軟件中。FLOSS是基于一個(gè)團(tuán)體分享知識(shí)的概念。編寫(xiě)程序的時(shí)候無(wú)需考慮諸如如何管理你的程序使用的內(nèi)存一類的底層細(xì)節(jié)。Python語(yǔ)言具有如下的優(yōu)點(diǎn)：速度較快

Python語(yǔ)言的底層是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的，很多標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和第三方庫(kù)也都是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的，運(yùn)行速度非常快?？梢浦残钥蓴U(kuò)展性、可擴(kuò)充性

由于它的開(kāi)源本質(zhì)，Python語(yǔ)言已經(jīng)被移植在許多平臺(tái)上（經(jīng)過(guò)改動(dòng)使它能夠工作在不同平臺(tái)上）。這些平臺(tái)包括Linux、Windows、FreeBSD等等。Python語(yǔ)言寫(xiě)的程序不需要編譯成二進(jìn)制代碼，可以直接從源代碼運(yùn)行程序。這使得使用Python語(yǔ)言更加簡(jiǎn)單。也使得Python程序更加易于移植。

Python語(yǔ)言本身被設(shè)計(jì)為可擴(kuò)充的，并非所有的特性和功能都集成到語(yǔ)言核心。Python語(yǔ)言提供了豐富的API和工具，以便程序員能夠輕松地使用C語(yǔ)言、C++語(yǔ)言、Python語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)擴(kuò)充模塊。Python編譯器本身也可以被集成到其他需要腳本語(yǔ)言的程序內(nèi)。因此，很多人還把Python語(yǔ)言作為一種“膠水語(yǔ)言”(gluelanguage)使用。使用Python語(yǔ)言將其他語(yǔ)言編寫(xiě)的程序進(jìn)行集成和封裝。在Google內(nèi)部的很多項(xiàng)目，例如GoogleEngine使用C++編寫(xiě)性能要求極高的部分，然后用Python語(yǔ)言或Java/Go調(diào)用相應(yīng)的模塊。豐富的庫(kù)高級(jí)動(dòng)態(tài)編程

Python語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)確實(shí)很龐大。它可以幫助處理各種工作，包括正則表達(dá)式、文檔生成、單元測(cè)試、線程、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)頁(yè)瀏覽器、CGI、FTP、電子郵件、XML、XML-RPC、HTML、WAV文件、密碼系統(tǒng)、GUI（圖形用戶界面）、Tk和其他與系統(tǒng)有關(guān)的操作。這被稱作Python語(yǔ)言的“功能齊全”理念。除了標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)以外，還有許多其他高質(zhì)量的庫(kù)，如wxPython、Twisted和Python圖像庫(kù)等。解釋性

一個(gè)用編譯性語(yǔ)言比如C語(yǔ)言或C++語(yǔ)言寫(xiě)的程序可以從源文件（即C或C++語(yǔ)言）轉(zhuǎn)換到一個(gè)計(jì)算機(jī)使用的語(yǔ)言（二進(jìn)制代碼，即0和1）。這個(gè)過(guò)程通過(guò)編譯器和不同的標(biāo)記、選項(xiàng)完成。

Python語(yǔ)言的支持者較喜歡稱它為一種高級(jí)動(dòng)態(tài)編程語(yǔ)言，原因是“腳本語(yǔ)言”泛指僅作簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)任務(wù)的語(yǔ)言，如shellscript、VBScript等只能處理簡(jiǎn)單任務(wù)的編程語(yǔ)言，并不能與Python語(yǔ)言相提并論。Python語(yǔ)言的缺點(diǎn)1、單行語(yǔ)句和命令行輸出問(wèn)題：很多時(shí)候不能將程序連寫(xiě)成一行，如importsys；foriinsys.path：printi。而perl和awk就無(wú)此限制，可以較為方便的在shell下完成簡(jiǎn)單程序，不需要如Python語(yǔ)言一樣，必須將程序?qū)懭胍粋€(gè).py文件。2、給初學(xué)者帶來(lái)困惑：獨(dú)特的語(yǔ)法，這也許不應(yīng)該被稱為局限，但是它用縮進(jìn)來(lái)區(qū)分語(yǔ)句關(guān)系的方式還是給很多初學(xué)者帶來(lái)了困惑。即便是很有經(jīng)驗(yàn)的Python語(yǔ)言程序員，也可能陷入陷阱當(dāng)中。3、運(yùn)行速度慢：這里是指與C語(yǔ)言和C++語(yǔ)言相比。Python語(yǔ)言開(kāi)發(fā)人員盡量避開(kāi)不成熟或者不重要的優(yōu)化。一些針對(duì)非重要部位的加快運(yùn)行速度的補(bǔ)丁通常不會(huì)被合并到Python語(yǔ)言內(nèi)。所以很多人認(rèn)為Python語(yǔ)言很慢。不過(guò)，根據(jù)二八定律，大多數(shù)程序?qū)λ俣纫蟛桓?。在某些?duì)運(yùn)行速度要求很高的情況，Python語(yǔ)言設(shè)計(jì)師傾向于使用JIT技術(shù)，或者用使用C/C++語(yǔ)言改寫(xiě)這部分程序。02Python的基本語(yǔ)法2.2.1Python語(yǔ)言中的基本編程語(yǔ)法標(biāo)識(shí)符與保留字Python語(yǔ)言默認(rèn)utf-8編碼，所有字符串都是unicode字符串。標(biāo)識(shí)符的第一個(gè)字符必須是字母表中字母或下劃線“_”。標(biāo)識(shí)符的其他的部分有字母、數(shù)字和下劃線組成。Python語(yǔ)言的注釋Python語(yǔ)言的注釋分為單行注釋與多行注釋。單行注釋：#內(nèi)容

多行注釋："""內(nèi)容"""

或者'''內(nèi)容'''使用縮進(jìn)來(lái)表示代碼塊

進(jìn)的空格數(shù)是可變的，但是同一個(gè)代碼塊的語(yǔ)句必須包含相同的縮進(jìn)空格數(shù)。Python語(yǔ)言中的基本數(shù)據(jù)類型

Python語(yǔ)言中有六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)類型：Number（數(shù)字）、String（字符串）、List（列表）、Tuple（元組）、Set（集合）與Dictionary（字典）。Python語(yǔ)言中的基本編程語(yǔ)法Python語(yǔ)言中的運(yùn)算符Python語(yǔ)言中數(shù)字運(yùn)算符+、-、*、/、%與其他語(yǔ)言一樣，括號(hào)()用于分組，/會(huì)保留小數(shù)部分，取而代之的是//。**運(yùn)算符計(jì)算冪乘方，更高級(jí)計(jì)算需要引入數(shù)學(xué)計(jì)算庫(kù)。Python語(yǔ)言也提供單引號(hào)'...'或雙引號(hào)"..."標(biāo)識(shí)字符。\可以用來(lái)轉(zhuǎn)義，也可以使用原始字符串，方法是在第一個(gè)引號(hào)前面加上一個(gè)r會(huì)原樣輸出。Python語(yǔ)言中的切片與類型判斷

在Python語(yǔ)言中要取得一段子串的話，可以用到?變量[頭下標(biāo):尾下標(biāo)]?，就可以截取相應(yīng)的字符串。Python語(yǔ)言中的基本編程語(yǔ)法Python語(yǔ)言中的輸入輸出流在Python語(yǔ)言中使用input()函數(shù)作為輸出流，print()函數(shù)作為輸入流。例如：name=input()

print(name)Python語(yǔ)言中的變量

Python語(yǔ)言中的變量是存儲(chǔ)在內(nèi)存中的值。就是指針無(wú)關(guān)數(shù)據(jù)類型，解釋器會(huì)分配指定大小的內(nèi)存。Python語(yǔ)言中的文本換行

在Python語(yǔ)言中使用+\起到多行連接的作用。2.2.2Python語(yǔ)言的基本流程控制Python語(yǔ)言在編程中的基本流程控制，包括條件判斷與循環(huán)

Python語(yǔ)言中判斷只有if...elif....else，只有兩條判定路徑是就是有if...else，有多條判定條件時(shí)就使用if....elif....else

Python語(yǔ)言中循環(huán)有兩種，一種是while循環(huán)，一種是for循環(huán)，循環(huán)的意義就是可以按條件循環(huán)循環(huán)體內(nèi)的指令，完成重復(fù)性的操作。1、條件判斷2、循環(huán)2.2.2Python語(yǔ)言的基本流程控制

while循環(huán)顧名思義就是當(dāng)什么時(shí)候，如果滿足條件就執(zhí)行while循環(huán)下面的循環(huán)體內(nèi)容，反之當(dāng)不滿足條件的時(shí)候就不執(zhí)行循環(huán)，這樣結(jié)束循環(huán)后又會(huì)回到判斷條件這里來(lái)，這時(shí)你也發(fā)現(xiàn)了，只要條件一直為真，那么他將馬不停蹄的運(yùn)行下去，就跟永動(dòng)機(jī)一樣，這就是所謂的死循環(huán)，所以我們用來(lái)判斷的這個(gè)條件，不能是一個(gè)常量，判斷條件需要時(shí)變化的，就是要賦值一個(gè)計(jì)數(shù)器，并且計(jì)數(shù)器循環(huán)一次改變一次，不然就是一個(gè)死循環(huán)，程序就永遠(yuǎn)也不會(huì)結(jié)束

for循環(huán)后面必須接一個(gè)可迭代的對(duì)象，什么是可迭代的對(duì)象呢？先把可以把它想象成糖葫蘆，以后自然會(huì)理解，這個(gè)迭代的對(duì)象就是一串糖葫蘆，可以每次取一顆下來(lái)吃，這就是可迭代。for循環(huán)就是每次取一顆糖葫蘆出來(lái)，直到取完為止，也就是說(shuō)有幾個(gè)糖葫蘆就循環(huán)幾次。2.1while循環(huán)2.2for循環(huán)2.2.3Python語(yǔ)言的內(nèi)置庫(kù)和函數(shù)Python是一種功能強(qiáng)大的編程語(yǔ)言，它提供了大量的內(nèi)置庫(kù)和函數(shù)，用于執(zhí)行各種任務(wù)。os提供與操作系統(tǒng)交互的函數(shù)，如文件操作、目錄管理等。sys提供對(duì)Python解釋器的一些變量和函數(shù)的訪問(wèn)math提供數(shù)學(xué)運(yùn)算的函數(shù)和常量，如sqrt(),sin(),cos(),pi等。random用于生成隨機(jī)數(shù)。json用于處理JSON數(shù)據(jù)格式。re正則表達(dá)式庫(kù)，用于字符串匹配和搜索。2.2.4Python語(yǔ)言的面向?qū)ο?/p>

Python是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言（Object-OrientedProgramming,OOP）。在面向?qū)ο缶幊讨校绦騿T使用對(duì)象來(lái)設(shè)計(jì)應(yīng)用程序和模擬現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體。每個(gè)對(duì)象都包含數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的方法（函數(shù)）。這些數(shù)據(jù)和方法通常封裝在一個(gè)類中，而類則定義了創(chuàng)建對(duì)象的模板。Python面向?qū)ο缶幊痰膸讉€(gè)核心概念:1、類

。2、對(duì)象。3、屬性。4、方法。5、繼承。6、多態(tài)。7、封裝。8、抽象。9、接口。10、組合。類是對(duì)象的藍(lán)圖或模板，它定義了對(duì)象所共有的屬性和方法。1、類2、對(duì)象對(duì)象是類的實(shí)例。通過(guò)調(diào)用類并傳遞參數(shù)來(lái)創(chuàng)建對(duì)象。3、屬性屬性是對(duì)象的特征，通常通過(guò)變量來(lái)表示。在上面的例子中，name和age就是Dog類的屬性。2.2.4Python語(yǔ)言的面向?qū)ο蠓椒ㄊ桥c對(duì)象相關(guān)聯(lián)的函數(shù)。在上面的例子中，bark就是Dog類的一個(gè)方法。4、方法5、繼承一個(gè)類可以繼承另一個(gè)類的屬性和方法，這樣可以復(fù)用代碼，提高程序的可維護(hù)性。6、多態(tài)多態(tài)意味著不同的對(duì)象對(duì)同一消息可以做出不同的響應(yīng)。在Python中，由于鴨子類型（ducktyping），多態(tài)性很自然地得到了支持。7、封裝封裝是將對(duì)象的屬性和方法隱藏起來(lái)，只對(duì)外提供必要的接口。這樣可以保護(hù)數(shù)據(jù)不被外部直接訪問(wèn)和修改，提高程序的安全性。在Python中，通過(guò)__private_method這樣的命名約定來(lái)實(shí)現(xiàn)“私有”屬性和方法，但實(shí)際上并沒(méi)有嚴(yán)格的私有屬性，因?yàn)榭梢酝ㄟ^(guò)對(duì)象的__dict__屬性來(lái)訪問(wèn)它們。2.2.4Python語(yǔ)言的面向?qū)ο蟪橄笫菍?fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界概念簡(jiǎn)化為程序可以理解的模型。在Python中，可以通過(guò)抽象基類（ABC）來(lái)實(shí)現(xiàn)抽象。8、抽象9、接口接口定義了對(duì)象的一組方法，但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)這些方法。在Python中，可以使用抽象基類（ABC）或者協(xié)議（即不使用@abstractmethod裝飾器但定義了應(yīng)該被覆蓋的方法的基類）來(lái)模擬接口。10、組合組合是一種將對(duì)象組合成更復(fù)雜對(duì)象的方式。通過(guò)組合，可以將已有的對(duì)象組合成新的對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能。2.2.5Python語(yǔ)言的異常處理Python提供了異常處理機(jī)制，允許程序在運(yùn)行時(shí)遇到錯(cuò)誤或異常情況時(shí)優(yōu)雅地處理這些錯(cuò)誤，而不是簡(jiǎn)單地崩潰。異常處理主要由try,except,finally,else和raise等關(guān)鍵字組成.2.2.6Python語(yǔ)言的IO處理Python語(yǔ)言提供了內(nèi)置的文件對(duì)象，以及對(duì)文件、目錄進(jìn)行操作的內(nèi)置模塊，通過(guò)這些技術(shù)可以很方便地將數(shù)據(jù)保存到文件（如文本文件等）中。文件的應(yīng)用級(jí)操作可以分為以下3步，每一步都需要借助對(duì)應(yīng)的函數(shù)實(shí)現(xiàn)：1）打開(kāi)文件：使用open()函數(shù)，該函數(shù)會(huì)返回一個(gè)文件對(duì)象。2）對(duì)已打開(kāi)文件做讀/寫(xiě)操作：讀取文件內(nèi)容可使用read()、readline()以及readlines()函數(shù)；向文件中寫(xiě)入內(nèi)容，可以使用write()函數(shù)。3）關(guān)閉文件：完成對(duì)文件的讀/寫(xiě)操作之后，最后需要關(guān)閉文件，可以使用close()函數(shù)。Python語(yǔ)言提供了如下3種函數(shù)，它們都可以幫實(shí)現(xiàn)讀取文件中數(shù)據(jù)的操作：read()readline()readlines()Python語(yǔ)言中的文件對(duì)象提供了write()函數(shù)，可以向文件中寫(xiě)入指定內(nèi)容。Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)文件指針的移動(dòng)，文件對(duì)象提供了tell()函數(shù)和seek()函數(shù)。03Python-OpenCV的應(yīng)用Open-CV的簡(jiǎn)介

Open-CV（OpenSourceComputerVisionLibrary）是一個(gè)開(kāi)源的計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)，由GaryBradski在1999年發(fā)起，旨在通過(guò)為計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人工智能的從業(yè)者提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)架構(gòu)來(lái)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。Open-CV項(xiàng)目由GaryBradski在英特爾任職時(shí)啟動(dòng)，其初衷是為計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人工智能領(lǐng)域的研究人員和開(kāi)發(fā)者提供一個(gè)強(qiáng)大而穩(wěn)定的基礎(chǔ)架構(gòu)。自項(xiàng)目成立以來(lái)，Open-CV獲得了來(lái)自英特爾和谷歌等公司的大力支持，尤其是Itseez公司，它完成了早期開(kāi)發(fā)的大部分工作。2016年，英特爾收購(gòu)了Itseez公司，以進(jìn)一步推動(dòng)Open-CV在深度學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。Open-CV的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括但不限于圖像拼接、圖像降噪、產(chǎn)品質(zhì)檢、人機(jī)交互、人臉識(shí)別、動(dòng)作識(shí)別、動(dòng)作跟蹤、無(wú)人駕駛等。它還被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像處理、安保領(lǐng)域、交互操作、相機(jī)校正、雙目視覺(jué)以及機(jī)器人學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。Python-OpenCV的基本圖像處理操作

Python-OpenCV的基本圖像處理操作涵蓋了多個(gè)方面，以下是對(duì)這些操作的清晰歸納和分點(diǎn)表示：1、讀取、顯示與存儲(chǔ)圖像cv.imread()函數(shù)可以按照不同模式讀取，一般最常用到的是讀取單通道灰度圖，或者直接默認(rèn)讀取多通道。imshow()函數(shù)用于顯示圖像。cv.imwrite()函數(shù)用于儲(chǔ)存圖像。Python-OpenCV的基本圖像處理操作2、圖像調(diào)整大小

在OpenCV中，可以使用resize()函數(shù)調(diào)整圖像形狀的大小。要首先調(diào)整圖像的大小，需要知道圖像的形狀?？梢允褂胹hape來(lái)找到任何圖像的形狀，然后根據(jù)圖像形狀，可以增加或減小圖像的大小。如果不想對(duì)寬度和高度進(jìn)行硬編碼，也可以使用形狀，然后使用索引來(lái)增加寬度和高度。Python-OpenCV的基本圖像處理操作3、圖像HSV空間

可以通過(guò)HSV空間對(duì)色調(diào)和明暗進(jìn)行調(diào)節(jié)。HSV空間是由美國(guó)的圖形學(xué)專家A.R.Smith提出的一種顏色空間，HSV分別是色調(diào)（Hue）、飽和度（Saturation）和明度（Value）。在HSV空間中進(jìn)行調(diào)節(jié)就避免了直接在RGB空間中調(diào)節(jié)，但是還需要考慮三個(gè)通道的相關(guān)性。OpenCV中H的取值是[0,180]，其他兩個(gè)通道的取值都是[0,256]。Python-OpenCV的基本圖像處理操作4、圖像二值化圖像二值化處理是將像素點(diǎn)的值突出為0,255，使得圖片呈現(xiàn)黑白兩種顏色。在灰度圖像中像素值在0~255，二值化后圖像中像素值為0或255。CV_THRESH_BINARY表示如果當(dāng)前像素點(diǎn)的灰度值大于閾值則將輸出圖像的對(duì)應(yīng)位置像素值置為255，否則為0。在opencv常用的閾值處理函數(shù)除上述演示外還有四種，分別是THRESH_BINARY_INV、THRESH_TRUNC、THRESH_TOZERO、THRESH_TOZERO_INV。Python-OpenCV的基本圖像處理操作5、圖像濾波濾波是根據(jù)原有圖像的某個(gè)像素的周圍像素來(lái)確定新的像素值，濾波器主要的作用是用來(lái)消去噪的，消除圖像中的不合理的像素點(diǎn)。OpenCV中基本的濾波操作包括均值濾波（通過(guò)求與單位矩陣做內(nèi)積和的平均值做圖像處理）、高斯濾波（根據(jù)正態(tài)分布處理圖像，越靠近中心點(diǎn)，值越接近）與中值濾波（根據(jù)正態(tài)分布處理圖像，越靠近中心點(diǎn)，值越接近）。Python-OpenCV的基本圖像處理操作6