书籍摘要

一、书籍定位与特色

• 面向读者：已掌握 Python 基础语法、希望借项目深入探索的“进阶初学者”及创客。
• 内容风格：14 个“极客”级项目，横跨软件、数学、图形、硬件四大维度；所有示例均提供完整源码（GitHub 开源），可立即运行与二次开发。
• 技术亮点
  • 纯 Python 3 兼容 Python 2；跨 Windows / macOS / Linux / 树莓派。
  • 大量引入 numpy、matplotlib、pygame、OpenGL、Arduino、Raspberry Pi、GLSL 着色器等生态。
  • 突出“算法—代码—可视化—硬件联动”四步闭环，培养“问题分解—原型验证—调参优化”的工程思维。

二、结构总览

全书 14 章分五大板块，每章均包含“工作原理→模块清单→逐段剖析→完整源码→运行指南→小结→实验”，学习路径清晰。

第一部分 热身运动

1. 解析 iTunes 播放列表
   利用 plistlib 读取 XML 播放列表，用 set / dict / numpy 找出重复曲目、公共曲目，并绘制“评分 vs. 时长”散点图与直方图。
2. 万花尺（Spirograph）
   用 turtle 绘制参数方程驱动的万花尺曲线；引入动画框架、PNG 输出、命令行调参。

第二部分 模拟生命

3. Conway 生命游戏
   numpy 矩阵 + matplotlib animation 实现可交互的元胞自动机，支持滑翔机、Gosper Gun 等经典模式。
4. Karplus-Strong 吉他音模拟
   deque 实现环形缓冲区，生成五声音阶 WAV；pygame 实时播放，并可随机演奏。
5. 类鸟群（Boids）
   用 numpy 向量化实现“分离-列队-内聚”三规则；支持鼠标增删个体、右键驱散、避障扩展。

第三部分 图片之乐

6. ASCII 文本图形
   Pillow 转灰度 → 计算平均亮度 → 字符映射 → 生成可缩放的文本画。
7. 照片马赛克
   将目标图切成网格，用平均 RGB 最近邻匹配，拼贴海量小图形成马赛克，支持重用开关与 KD-Tree 加速。
8. 三维立体画（Autostereogram）
   深度图 + 平铺图 → 像素水平位移 → 生成“墙眼”3D 错觉图；可自定义深度比例与平铺纹理。

第四部分 走进三维

9. 现代 OpenGL 入门
   GLFW 建窗，GLSL 顶点/片段着色器，纹理贴图，矩阵变换；实现旋转星形纹理正方形。
10. 粒子系统：火花喷泉
    GPU 端 GLSL 计算粒子抛物线轨迹；公告板始终面向相机；OpenGL 混合与 Alpha 实现真实火花。
11. 体渲染（Volume Ray Casting）
    将医学 CT/MRI 切片堆叠成 3D 纹理；GPU 光线投射实现 X-Ray 效果；支持按 x/y/z 轴实时切片浏览。

第五部分 玩转硬件

12. Arduino 光敏监测
    搭建 LDR 分压电路，Arduino 读模拟值 → 串口 → Python + matplotlib 实时滚动画图。
13. 激光音乐秀
    双电机+双倾斜镜+激光笔；Arduino PWM 控制转速与方向；Python 实时 FFT 分析音频频段 → 映射电机参数，随音乐舞动激光图案。
14. 树莓派天气监控器
    DHT11 读取温湿度 → Bottle 框架架设 Web 服务器 → 浏览器 AJAX + flot 图表实时更新；附带 Web 开关控制 LED。

三、配套资源

• 源码与测试数据：GitHub 仓库 electronut/pp 一键下载。
• 安装指引：附录 A 提供 Windows / macOS / Linux 的 Python、GLFW、二进制包及交叉编译说明。
• 电子入门：附录 B 用图解方式讲解面包板、LDR、IC、PCB、焊接工具及 EAGLE/KiCad 设计流程。
• 树莓派技巧：附录 C 汇总 Wi-Fi 设置、SSH 无密码登陆、系统备份、相机/音频/HDMI 启用等实战锦囊。

四、阅读与进阶路线

• “软件 → 图形 → 硬件” 渐进式难度：每章结尾的“实验”提供 2–4 个扩展任务，鼓励读者修改参数、增加功能或移植到其他平台。
• 创客闭环：从纯算法项目到“软件-硬件”联合系统，帮助读者把 Python 从“脚本语言”升级为“全栈创意实现工具”。
• 可交付成果：可直接用于课程设计、创客马拉松或个人作品集，亦可作为深度阅读 OpenGL、数字信号处理、嵌入式开发的跳板。

一句话总结：
《Python极客项目编程》用 14 个趣味盎然的实战案例，带领读者在代码、数学、视觉与硬件的交叉地带尽情“折腾”，让 Python 成为连接数字世界与物理世界的万能“瑞士军刀”。