第2章

人類智能與人工智能的物理基礎(chǔ)

【2.4計(jì)算機(jī)語(yǔ)言舉例：Python】第03講

本節(jié)導(dǎo)讀：人工智能的主體是計(jì)算機(jī)程序，要設(shè)計(jì)程序要在算法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行編程，而編程就需要語(yǔ)言。Python是一種簡(jiǎn)單易學(xué)、面向?qū)ο缶幊?、跨平臺(tái)的高級(jí)語(yǔ)言，主要用于編程教學(xué)、科學(xué)計(jì)算、人工智能、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等領(lǐng)域。第2頁(yè)共28頁(yè)2.4.1Python開發(fā)環(huán)境安裝與配置2.4.2運(yùn)行Python第一個(gè)實(shí)例2.4.3認(rèn)識(shí)Python語(yǔ)言中的對(duì)象2.4.4Python窗體工程框架及常用控件實(shí)例人工智能通識(shí)教程目錄學(xué)習(xí)語(yǔ)言的初衷：作為人工智能通識(shí)課程，是否可以涉及一門計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言？經(jīng)過分析，只要做好模版，不論讀者是否學(xué)習(xí)過這門語(yǔ)言，均可以在短時(shí)間內(nèi)把程序運(yùn)行起來，甚至可以照葫蘆畫瓢地進(jìn)行簡(jiǎn)單編程，因此我們給出Python快速入門指南，供選學(xué)。若做不到可以編程，做到可以把源碼運(yùn)行起來，也有利于理解人工智能的本質(zhì)就是計(jì)算機(jī)程序。2.4計(jì)算機(jī)語(yǔ)言舉例：Python第4頁(yè)共28頁(yè)電子資源【CH02\Python快速入門指南】Python語(yǔ)言創(chuàng)始人：荷蘭人吉多·范羅蘇姆出生日期：1956年1月31日，出生于荷蘭哈勒姆特長(zhǎng)：世界著名的計(jì)算機(jī)程序員，被尊稱為"Python之父"。1989年：開始編寫Python語(yǔ)言1991年，Python的第一個(gè)公開版本問世Python1.0：1994年發(fā)布，引入了lambda、map、filter等函數(shù)式編程特性Python2.0：2000年發(fā)布，引入了列表推導(dǎo)式、垃圾回收等重要功能Python3.0：2008年發(fā)布，這是一個(gè)向后不兼容的版本，修復(fù)了語(yǔ)言設(shè)計(jì)中的缺陷至今已發(fā)展到3.12.3版本。本書中使用的是版本為3.9.19Python語(yǔ)言主要三個(gè)基本特點(diǎn)：第5頁(yè)共28頁(yè)

1．簡(jiǎn)潔易學(xué)

2．面向?qū)ο笈c動(dòng)態(tài)編程

3．可擴(kuò)展性Python的設(shè)計(jì)哲學(xué)是“優(yōu)雅”、“明確”、“簡(jiǎn)單”，它吸取了ABC語(yǔ)言簡(jiǎn)潔易讀的特點(diǎn)；Python是完全面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，其函數(shù)、模塊、數(shù)字、字符串等都是對(duì)象，并且完全支持繼承、重載、派生、多繼承，增強(qiáng)了代碼的可復(fù)用性。Python支持重載運(yùn)算符和動(dòng)態(tài)類型。它擁有強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算、人工智能擴(kuò)展庫(kù)。鑒于Python語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，處于持續(xù)升級(jí)階段，結(jié)合可視化圖形界面編輯器QT設(shè)計(jì)師（QTDesigner）可開發(fā)窗體應(yīng)用程序，因此選擇Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)人工智能的應(yīng)用開發(fā)是合適的

鑒于Python語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，處于持續(xù)升級(jí)階段，結(jié)合可視化圖形界面編輯器QT設(shè)計(jì)師（QTDesigner）可開發(fā)窗體應(yīng)用程序，因此選擇Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)人工智能的應(yīng)用開發(fā)是合適的

人工智能通識(shí)教程Python語(yǔ)言編寫程序第6頁(yè)共28頁(yè)QTDesigner設(shè)計(jì)界面應(yīng)用程序窗體：用戶登錄界面

Python語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，處于持續(xù)升級(jí)階段，結(jié)合可視化圖形界面編輯器QT設(shè)計(jì)師（QTDesigner）可開發(fā)窗體應(yīng)用程序，因此選擇Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)人工智能的應(yīng)用開發(fā)是合適的。應(yīng)用程序窗體：圖像識(shí)別窗口開發(fā)環(huán)境：

VisualStudio（簡(jiǎn)稱VS）軟件版本：

VisualStudio2022版本（社區(qū)免費(fèi)版本）工程框架版本：.NETFramework4.8軟件下載地址：可在微軟官網(wǎng)下載/zh-hans/downloads/?icid=mscom_marcom_CPW3a_VisualStudio22第7頁(yè)共28頁(yè)2.4.1Python開發(fā)環(huán)境安裝與配置

1．安裝VisualStudio集成開發(fā)環(huán)境溫馨提醒：安裝時(shí)需聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行，在安裝選項(xiàng)勾選界面，需要勾選“Python開發(fā)”和“.NET桌面開發(fā)”選項(xiàng)。VisualStudio軟件下載頁(yè)面人工智能通識(shí)教程本PC訓(xùn)練程序使用Python語(yǔ)言編程，其集成開發(fā)環(huán)境采用由微軟公司開發(fā)的免費(fèi)開源代碼編輯器VisualStudioCode（簡(jiǎn)稱VSCode），本系統(tǒng)使用版本為VSCode1.88.0。安裝提示：運(yùn)行安裝向?qū)?，按照向?qū)У闹甘具M(jìn)行操作，“選擇附加任務(wù)”選項(xiàng)卡下的選項(xiàng)全“√”第8頁(yè)共28頁(yè)

2．安裝VisualStudioCode集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境：

VisualStudioCode（簡(jiǎn)稱VSCode）軟件版本：

VSCode1.88.0軟件下載地址：可在VSCode官方網(wǎng)站下載/啟動(dòng)VSCode：安裝完成后，桌面上找到VisualStudioCode的圖標(biāo)。雙擊該圖標(biāo)來啟動(dòng)VSCode。VisualStudioCode軟件下載頁(yè)面人工智能通識(shí)教程圖2-9Python擴(kuò)展（1）進(jìn)入安裝插件狀態(tài)。如圖2-9。（2）安裝Python支持包。（3）安裝CodeRunner插件。（4）安裝Chinese（Simplified）插件。

（5）使安裝的插件生效。關(guān)閉本環(huán)境，重啟本環(huán)境，已安裝的插件生效（6）使?jié)h化生效。插件需要重啟后選擇相關(guān)配置才能生效。（7）安裝PYQTIntergration插件。第9頁(yè)共28頁(yè)3．安裝相關(guān)插件人工智能通識(shí)教程

在利用Python語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，需要調(diào)用現(xiàn)成的科學(xué)算法庫(kù)，ContinuumAnalytics于2012年開始發(fā)布命名為Anaconda的科學(xué)算法庫(kù)，包含了Conda、Python等180多個(gè)科學(xué)包及其依賴項(xiàng)。conda是一個(gè)開源的包、環(huán)境管理器，可以用于在同一個(gè)機(jī)器上安裝不同版本的軟件包及其依賴，并能夠在不同的環(huán)境之間切換。Anaconda下載網(wǎng)址：/anaconda/archive/，安裝文件：Anaconda3-2024.02-1-Windows-x86_64.exe安裝提醒：安裝過程的勾選項(xiàng)三個(gè)均勾選。同時(shí)記下其安裝位置，如d:Anaconda3文件夾。第10頁(yè)共28頁(yè)4．安裝科學(xué)算法庫(kù)AnacondaAnaconda軟件下載頁(yè)面下載后的軟件安裝包人工智能通識(shí)教程Conda是一個(gè)開源的軟件包管理系統(tǒng)和環(huán)境管理系統(tǒng)，用于安裝和管理軟件包及其依賴項(xiàng)。它可以安裝不同版本的軟件包，并且可以輕松地在不同的環(huán)境之間切換，使得不同項(xiàng)目可以獨(dú)立地?fù)碛凶约旱能浖?。在的Anaconda中已包含了Conda工具，直接使用即可。第11頁(yè)共28頁(yè)5．通過Conda配置Python環(huán)境（1）進(jìn)入命令行輸入狀態(tài)。（2）創(chuàng)建被名為Python_venv的虛擬環(huán)境condacreate--namePython_venvpython=3.9–y（3）添加到系統(tǒng)環(huán)境變量。D:\conda\envs\Python_venv溫馨提示：如果安裝路徑不同，環(huán)境變量這里需要稍作修改，參考如下：C:\ProgramData\Anaconda3\envs\Python_venv（4）激活Python_venv虛擬環(huán)境。輸入虛擬環(huán)境激活命令：condaactivatePython_venv（5）安裝工程所需依賴包（5）安裝工程所需依賴包

順序命令1pipinstallpyside6-i/simple2pipinstallopencv-python-i/simple通過Conda配置本工程的Python環(huán)境步驟如下：人工智能通識(shí)教程

安裝pyside6依賴包后，在安裝環(huán)境路徑下出現(xiàn)QT設(shè)計(jì)師（QTDesigner）集成開發(fā)環(huán)境，其中有三個(gè)重要的關(guān)聯(lián)文件，分別為：（1）D:\Anaconda3\envs\Python_venv\Scripts\pyside6-rcc.exe，用于將.ui文件轉(zhuǎn)換為Python代碼；（2）D:\Anaconda3\envs\Python_venv\Scripts\pyside6-uic.exe，用于將.qrc文件編譯成Python代碼；（3）D:\Anaconda3\envs\Python_venv\Lib\site-packages\PySide6\designer.exe，用于創(chuàng)建圖形用戶界面。為了使VSCode集成開發(fā)環(huán)境下的PYQTIntergration插件與QTDesigner相關(guān)聯(lián)，需要完成如下配置：步驟一，打開PYQTIntergration擴(kuò)展配置窗口：進(jìn)入安裝插件狀態(tài)，在左側(cè)邊欄中找到并點(diǎn)擊擴(kuò)展圖標(biāo)“”，單擊PYQTIntergration插件選項(xiàng)的管理按鍵“”，選擇菜單中的“”，打開擴(kuò)展配置窗口。第12頁(yè)共28頁(yè)6．配置QTDesigner運(yùn)行環(huán)境人工智能通識(shí)教程第13頁(yè)共28頁(yè)步驟二

.ui文件轉(zhuǎn)換為Python代碼文件命令pyside6-rcc.exe路徑設(shè)置，如圖2-13所示。步驟三.qrc文件編譯成Python代碼文件命令路徑設(shè)置，如圖2-14所示步驟四

QTDesigner集成開發(fā)環(huán)境文件路徑設(shè)置，如圖2-15所示。如果Anaconda安裝位置不同，這里的路徑需要修改，參考如下：C:\ProgramData\Anaconda3\envs\Python_venv\Lib\site-packages\PySide6\designer.exeC:\ProgramData\Anaconda3\envs\Python_venv\Scripts\pyside6-uic.exeC:\ProgramData\Anaconda3\envs\Python_venv\Scripts\pyside6-rcc.exe人工智能通識(shí)教程1）如何新建一個(gè)Python窗體應(yīng)用工程2.4.2運(yùn)行Python第一個(gè)實(shí)例

1．創(chuàng)建與運(yùn)行Python第一個(gè)實(shí)例第14頁(yè)共28頁(yè)（1）創(chuàng)建窗體應(yīng)用工程文件夾，例D:\work\PythonPrj\;（2）打開VSCode開發(fā)環(huán)境，在“打開文件夾”選項(xiàng)中選擇D:\work\PythonPrj，勾選“信任父文件夾“work”中所有文件的作者”，點(diǎn)擊“是，我信任此作者”，如圖2-16所示。（3）在資源管理器空白處右鍵點(diǎn)擊選擇，打開QT設(shè)計(jì)師，選擇“MainWindow”，單擊“創(chuàng)建（R）”，進(jìn)入主窗體界面。如圖2-17所示圖2-16打開文件夾選項(xiàng)圖2-17QT設(shè)計(jì)師集成開發(fā)環(huán)境人工智能通識(shí)教程第15頁(yè)共28頁(yè)（4）點(diǎn)擊“文件->保存”或左上角保存圖標(biāo)“”，保存文件名為untitled.ui，即可將新創(chuàng)建的窗體保存到工程文件夾中，如圖2-18所示。圖2-18創(chuàng)建并保存Python窗體ui文件（5）關(guān)閉QT設(shè)計(jì)師，返回VSCode，在工程文件夾下可看到untitled.ui文件，右鍵點(diǎn)擊該文件選擇“”，可將untitled.ui文件轉(zhuǎn)換為Python可識(shí)別Ui_untitled.ui.py文件，如圖2-19所示。圖2-19ui文件轉(zhuǎn)換為py文件人工智能通識(shí)教程第16頁(yè)共28頁(yè)（6）右鍵點(diǎn)擊資源管理器空白處新建文件，創(chuàng)建main.py主程序，如圖2-20所示。圖2-20創(chuàng)建main主程序文件輸入主程序代碼：見課本25頁(yè)。此處略……圖2-21創(chuàng)建settings配置文件（7）右鍵點(diǎn)擊資源管理器空白處創(chuàng)建.vscode文件夾，右擊.vscode文件夾創(chuàng)建setting.jason，如圖2-21所示。人工智能通識(shí)教程（1）選擇Python解釋器：在VScodIDE頂部搜索框中選擇“”->“”->“”，即可選擇上節(jié)中配置的Python_venv環(huán)境配置作為本工程的Python解釋器。圖2-22Python窗體應(yīng)用工程界面第17頁(yè)共28頁(yè)2）第一次運(yùn)行Python窗體應(yīng)用工程（2）打開main.py主程序文件，點(diǎn)擊VScodIDE右上角運(yùn)行圖標(biāo)“”或者右鍵點(diǎn)擊main.py選擇“”，即可啟動(dòng)運(yùn)行Python窗體應(yīng)用工程，如圖2-22所示。人工智能通識(shí)教程（1）單擊按鈕“”后，在main.py文件內(nèi)可以看到“應(yīng)用程序的主入口點(diǎn)”，從“if__name__=="__main__"”開始運(yùn)行。（2）定義并初始化應(yīng)用程序主線程：app=QApplication(sys.argv)。（3）定義并初始化主窗體：window=main()。Python窗體應(yīng)用工程的運(yùn)行流程第18頁(yè)共28頁(yè)3）了解第一個(gè)Python窗體應(yīng)用工程的運(yùn)行流程人工智能通識(shí)教程（1）使用復(fù)制改名的方法新建一個(gè)Python工程。（2）在Ui_MainWindow窗體上增加一個(gè)標(biāo)簽。（3）修改標(biāo)簽label1的屬性。（4）重新編譯ui文件。（5）運(yùn)行工程。圖2-23Label標(biāo)簽工程界面第19頁(yè)共28頁(yè)4）在窗體上增加一個(gè)標(biāo)簽電子資源的“..\03-Software\CH024\Python快速入門指南”Python是面向?qū)ο蟮拈_發(fā)語(yǔ)言，本節(jié)給出計(jì)算機(jī)高級(jí)編程語(yǔ)言中“對(duì)象”的概念與用法。人工智能通識(shí)教程表2-1控件的一些常用屬性2.4.3認(rèn)識(shí)Python語(yǔ)言中的對(duì)象

1．對(duì)象的三要素：屬性、事件與方法第20頁(yè)共28頁(yè)1）屬性：屬性可以看作是對(duì)象的性質(zhì)。比如一個(gè)按鈕名稱、按鈕表面顯示的文字、按鈕的顏色等都是按鈕的屬性1）屬性2）事件：事件可以看作是對(duì)象的響應(yīng)。比如按鈕可以接受單擊、按下、松開事件，就如同一個(gè)人可以接受觸摸、拍打事件。3）方法：方法可以看作是對(duì)象的動(dòng)作。比如按鈕的隱藏使用它的Hide()方法，按鈕的顯示使用它的Show()方法，又比如ToString方法的功能是強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成字符串類型。表2-2控件的一些常用事件人工智能通識(shí)教程

2．屬性、事件與方法的編程方法第21頁(yè)共28頁(yè)1）控件的概念：前面提到的標(biāo)簽、按鈕等都是C#開發(fā)環(huán)境已經(jīng)封裝好的控件，可以直接使用。所謂控件是指對(duì)數(shù)據(jù)和方法的封裝。2）如何給屬性賦值：（1）在設(shè)計(jì)階段設(shè)置屬性：體現(xiàn)在構(gòu)造函數(shù)中。（2）運(yùn)行階段設(shè)置屬性：通過編程設(shè)置屬性。3）如何安排事件過程：見圖2-25。圖2-25事件配置連接編輯體（a）配置連接編輯窗體

（b）信號(hào)與槽編輯窗體人工智能通識(shí)教程第22頁(yè)共28頁(yè)5）控件的使用方法舉例界面：（1）有一個(gè)標(biāo)簽，顯示“控件的使用方法舉例”；（2）有兩個(gè)按鈕，顯示分別為“按鈕一”、“按鈕二”；（3）有一個(gè)文本框，顯示操作狀態(tài)。圖2-27控件的使用方法舉例功能：（1）單擊按鈕一，按鈕一消失，按鈕二顯示；（2）單擊按鈕二，按鈕二消失，按鈕一顯示；（3）狀態(tài)同時(shí)文本框中。步驟：（1）建立新工程。（2）修改工程。（3）編輯窗體界面。（4）修改標(biāo)簽“l(fā)abelme”屬性。（5）修改標(biāo)簽“l(fā)abelme”styleSheet屬性（6）拖入按鈕、文本框控件。（7）編制按鈕一（pushButton）的事件過程。（1）建立新工程

人工智能通識(shí)教程

3．幾個(gè)基本概念第23頁(yè)共28頁(yè)1）類Python使用關(guān)鍵字class關(guān)鍵字來定義類：classMyClass():#類成員#類方法#類事件這段代碼定義了一個(gè)類MyClass。定義了一個(gè)類后，就可以在項(xiàng)目中訪問該類定義的其他位置對(duì)該類的實(shí)例化。默認(rèn)情況下，類聲明為內(nèi)部的，即只有當(dāng)前項(xiàng)目中的代碼才能訪問它。2）進(jìn)程進(jìn)程是表示資源分配的基本單位，又是調(diào)度運(yùn)行的基本單位。從編程的角度，也可以將進(jìn)程看成一塊包含了某些資源的內(nèi)存區(qū)域。表2-3訪問修飾符的組合學(xué)習(xí)任何一門語(yǔ)言，建議首先建立一個(gè)自己使用的工程框架，明確哪些內(nèi)容應(yīng)該放入哪個(gè)文件夾，哪些是源碼，哪些是編譯生成的，屬于該工程的文檔記錄文件（readme.txt）也應(yīng)該包含在框架中，與工程合為一體，以便記錄編程目的、體會(huì)與備忘等內(nèi)容，其與工程不分離。人工智能通識(shí)教程2.4.4Python窗體工程框架及常用控件實(shí)例第24頁(yè)共28頁(yè)

1．Python窗體工程框架文件夾內(nèi)容簡(jiǎn)明功能及特點(diǎn).vscodelaunch.json系統(tǒng)信息

settings.json工程運(yùn)行環(huán)境配置信息01-Docreadme.docx項(xiàng)目說明文檔02-Component

相關(guān)構(gòu)件模塊03-Image

軟件使用圖片資源04-Srcmain.py（主函數(shù)文件）軟件界面模塊ui人機(jī)交互窗體界面相關(guān)文件

其他相關(guān)文件表2-4Python窗體工程框架

2．定時(shí)器Timer電子資源的【CH02\Python快速入門指南\05-Timer定時(shí)器】圖2-28定時(shí)器定時(shí)計(jì)數(shù)的某一時(shí)間點(diǎn)畫面編程過程：見課本35頁(yè)。此處略人工智能通識(shí)教程

3．語(yǔ)音第25頁(yè)共28頁(yè)功能：?jiǎn)螕舭粹o語(yǔ)音播放文本框中的文字。電子資源的【CH02\Python快速入門指南\06-語(yǔ)音】圖2-29語(yǔ)音播報(bào)工程界面

4．圖片電子資源的【CH02\