关于python的设计方法学介绍

自顶向下和自底向上

自顶向下（设计）：将一个总问题表达为若干个小问题组成的形式，使用同样方法进一步分解问题，直至小问题可以用计算机明了的解决
自底向上（执行）：逐步组建复杂系统的有效测试方法，分单元测试，逐步组装，直至系统各部分以组装的思路都经过测试和验证。

python程序设计思维
计算思维被称为第三种人类思维特征。
三种人类思维特征分别是：

逻辑思维：推理和演绎，数学为代表
实证思维：实验和构造，物理为代表
计算思维：设计和构造，计算机为代表
计算思维的明显特征：抽象+自动化。抽象是指抽象问题的计算过程，利用计算机自动化求解。
计算思维是基于计算机强大的算力以及海量数据，抽象计算过程，关注设计和构造，而非因果。

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之路。
计算生态没有顶层设计、以功能为单位，具备三个特点，分别是：
- 竞争发展
- 相互依存
- 迅速更迭
用户体验及软件产品
编程只是手段，不是目的，程序最终为人类服务，开发好的软件产品需要额外关注用户体验。
提升用户体验的几个方法：
- 进度展示：如果程序需要计算时间，可能产生等待；如果陈鼓型由若干步骤，需要提示用户；或者程序可能存在大量次数的循环等增加进度展示可以有效的提升用户体验
- 异常处理
- 打印输出
- 日志文件
- 帮助信息
软件产品的设计模式
基本程序设计模式：
- IPO模式
- 自顶向下设计
- 配置化设计：程序引擎+配置文件，将程序执行和配置分离，将可选参数配置化。关键在于接口设计清晰明了，灵活可扩展。
应用开发的四个步骤（从应用需求到软件产品）
1 产品定义：对应用需求充分理解和明确定义（产品定义，而不仅是功能定义，要考虑商业模式）
2 系统架构：以系统方式思考产品的技术实现。（关注数据流、模块化、体系架构）
3 设计与实现：结合架构完成关键设计及系统实现（结合可扩展性、灵活性等进行设计优化）
4 用户体验：从用户角度思考应用效果（用户至上，体验优先，以用户为中心）
python语言

python第三方库的安装
python全球社区:https://pypi.org/
PyPI是python package index的缩写，由PSF维护的展示全球python计算生态的主站。安装python第三方库可以利用PyPI，检索并找到合适的第三方库开发程序。
例如：开发与区块链相关的程序
第1步：在pypi.org中搜索blockchain
第2步：挑选适合开发目标的第三方库作为基础
第3步：完成自己需要的功能
安装第三方库的主要方法
方法1：使用pip命令（pip命令可以在MacOS、Windows、Linux平台使用），是安装python第三方库的主要方法，但受限于网络环境
pip命令的使用:
在命令行下执行：pip -h 可以打开这个命令的帮助信息。
- pip install <第三方库名> 安装指定的第三方库
- pip install -U <第三方库> -U标签表示的是update，对已经安装的第三方库进行更新。
- pip uninstall <第三方库名> 卸载指定的第三方库
- pip download <第三方库名> 下载但不安装指定的第三方库
- pip show <第三方库名> 列出某个指定第三方库的详细信息
- pip search <关键词> 根据关键词在名称和介绍中搜索第三方库
- pip list 列出当前系统已经安装的第三方库
方法2：集成安装方法，结合特定的python开发工具，批量安装一批库。（这里列举Anaconda）。Anaconda是一个python数据处理方面的集成开发工具，拥有接近800个python第三方库，是数据计算领域的相对标准的开发环境。
方法3：文件安装方法，某些第三方库pip下载后，需要编译再安装，如果操作系统没有编译化境，则只能下载不能安装。在UCI页面[UCI页面网址:http://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/]，给出了Windows系统上一批可以下载但需要经过编译后在安装的第三方库编译后的版本。
以安装wordcloud库为例：
第一步：在UCI页面搜索wordcloud
第二步：下载对应版本的文件
第三步：使用pip install <文件名> 安装（可以找到文件所在位置，直接将文件拖入pip install 之后）
os库的使用：
os库是python的标准库，提供通用的、基本的操作系统交互功能。包含几百个函数，可以处理路径操作、进程管理、环境参数等几类的功能。
1 路径操作：利用os.path子库，处理文件路径及信息。
os.path函数（import os.path)：
- os.path.abspath(path) 返回path在当前系统中的绝对路径。

os.path.abspath("file.txt")#返回file文件在系统中的绝对路径

- os.path.normpath(path) 归一化path的表示形式，统一用\\分隔路径

os.path.normpath("D://PYE//file.txt")

- os.path.relpath(path) 返回当前程序与文件之间的相对路径（relative path）

 os.path.relpath("C://PYE//file.txt")

- os.path.dirname(path) 返回path中的路径名称

os.path.dirname("D://PYE//file.txt")

- os.path.basename(path) 返回path中最后的文件名称

os.path.basename("D://PYE//file.txt")

- os.path.join(path, *path) 判断path对应文件或目录是否存在，返回True或False

os.path.join("D:/","PYE/file.txt")

- 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.exists("D://PYE//file.txt")

- os.path.isfile(path) 判断path所对应是否为已存在的文件，返回True或False

os.path.isfile("D://PYE//file.txt")

- os.path.isdir(path) 判断path所对应是否为已存在的目录，返回True或False

os.path.isdir("D://PYE//file.txt")

- os.path.getatime(path) 返回path对应文件或目录上一次访问的时间

os.path.getatime("D:/PYE/file.txt")

- os.path.getmtime(path) 返回path对应文件或目录最近一次的修改时间的访问时间

os.path.getmtime("D:/PYE/file.txt")

- os.path,getctime(path) 返回path对应文件或目录的创建时间

time.ctime(os.path.getctime("D:/PYE/file.txt"))

- os.path.getsize(path) 返回path对应文件的大小，以字节为单位

os.path.getsize("D:/PYE/file.txt")

2 进程管理：指启动系统中其他程序的功能。（使用我们编写的python程序去调用其他的外部程序）
os.system函数(import os)，它能够执行其他的程序或命令，在Windows系统中返回值为cmd的调用返回信息
实例：

import os
os.system("C:\\Windows\\System32\\calc.exe")
#使用system函数调用计算器程序，返回一个0——指的是程序正确运行

import os 
os.system("C:\\Windows\\System32\\mspaint.exe \ D:\\PYECourse\\grwordcloud.png")
#调用画图程序并默认打开一个文件

3 环境参数：指获得系统软硬件信息等环境参数。
常用函数：
os.chdir(path) 修改当前程序操作的路径。如：os.chdir("D:")
os.getcwd() 返回程序的当前路径
os.getlogin() 获得当前系统登陆用户名称
os.cpu_count() 获得当前系统的CPU数量
os.urandom(n) 获得n个字节长度的随机字符串，通常用于加密解密运算。如：os.urandom(10)

#第三方库自动安装脚本实例
#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")
#在cmd命令行下执行

题目来自python123.io平台

#参考代码
s = input()
try:
    if complex(s) == complex(eval(s)):
#complex()和complex(eval())之间的比较将能够排除非数字类型的输入。
#注意：不能直接使用eval()，否则，用户可以通过输入表达式（如100**2）输入数字，与要求不同（在实际应用中带来安全隐患）。
        print(eval(s)**2)
except:
    print("输入有误")