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Lab Lecture 02 —— 编程语言的使用与调试

  • 目前实验室中使用更多的是python和matlab，以及少数同学使用C语言
  • python在深度学习和科学计算方面有较大优势，而且开源的社区可以非常快速地推动语言的进步，符合社区的需求。IDE推荐：VScode（自定义，自定义，还是自定义！），Cursor（冉冉升起的new choice），pycharm（全家桶，很多需要的功能都已集成好，就像一个matlab）。
  • matlab是在python之前进行科学计算的不二之选（可以看到很多老的物理仿真都是通过matlab实现的），但由于其闭源的社区特性，更新速度不如python。我目前基本只会使用matlab进行绘图，其可交互的科学绘图编辑还是更优于python的任何一个第三方包的。
  • C语言，编译以后运行速度快，如果要把程序落地做到FPGA驱动的相机上，是必须的。

以下内容中，加粗的条例是我在平时coding过程中遇到频次比较高的点，是需要重点注意的。新同学们可以重新学习一遍，老同学们也可以查漏补缺一下。

python tutorial

  1. 基础内容（仅列举需要重视的知识点，具体内容需要自己查漏补缺）

    • syntax、variables、strings、numbers（注意数值位数的区别）、booleans、constants、type conversion

  2. 操作数

    • comparison（>[=], <[=], ==）,logical运算（and, or, not）

  3. 控制流

    • if ... elif ... else statement
    • for loop with range()/enumerate()/list()
    • while —— execute a code block as long as a condition is True
    • break, continue and pass 
      for index in range(n):
    # more code here 
    if condition:
        continue / break
    else:
        pass

  4. 函数

    • def ...() to make a function
    • default parameters and keyword arguments
    • recursive functions
    • lambda expressions
    • docstrings with """ (string) """ 
      def add(a, b):
    "Return the sum of two arguments"
    return a + b
      >>> help(add)
add(a, b)
    Return the sum of two arguments
    • *args and **kwargs 当函数需要传入不确定的参数时，需要用到这两个内容。多用于子类继承父类的成员函数中

  5. 列表

    • list python中最常用的数据结构 
      a = list([1, 2, 3]), a.k.a, [1, 2, 3]
    • tuple 内容不变的list
    • sort a list (in place) with sorted() (sort()) 
      sorted(list) # 生成一个新的list
list.sort()  # 在原有的list地址上进行inplace操作
    • slice the list
    • unpack the list
    • iterate over a list
    • find the index of an element 
      a = ['1', '2', '3']
print(a.index('2'))
# output: 1
    • iterable, 与控制流中的for循环相同
    • 元素变换方法map(func, list) / 元素滤波方法 filter(func, list) / 元素合并方法 reduce() 
      def double(a):
    return a * 2

a = [1, 2, 3]
a_double = map(double, a)
# output: [2, 4, 6]

a_larger = filter(lambda x: x>1, a)
# output: [2, 3]

def sum(a, b):
    return a+b

a_reduce = functools.reduce(sum, a)
# output: 6 (1+2+3)

  6. 字典

    • dict 和list一样，也是一种数据结构，通过键值keys进行索引
    • 使用enumerate进行遍历的方法

  7. 集合

    • set (不常用，可以不了解)

  8. 异常处理

    • try ... except 用于处理大型程序中有可能会崩的情况、数值计算出Nan的情况等等 
      try:
    # code that may cause an exception
except ValueError as error:
    # code to handle the exception
    • assume 用于check部分运算的关键节点

  9. 常用的包以及第三方包

    • import 希望能区别你的import到底import了什么？python文件？module？function？
    • 通过sys module来check import的路径
    • os, time, math, numpy, opencv-python (cv2), pytorch, tensorflow, jax...

  10. 调试

    • jupyter notebook
    • ipython with # %% （如果你比较适应逐步调试，随时监视变量的话）
    • python内置的time module （如果你敲代码够快，小的问题可以直接用time.sleep调试）

matlab tutorial

  1. 科研绘图
    • set 设置图形对象属性。 
      p = plot(rand(4))
set(p, 'Color', 'red')
      其中可以设置的gcf和gca的属性，可以通过matlab图窗的属性检查器调出，比如在字体这块，可以有'FontName', 'FontWeight', 'FontSize'三个tag可以进行调整...
    • 其他一些我常用的绘图函数：plot, scatter, boxplot, surf...
    • 最近作图中发现有些flow类型的图只能通过R语言绘制（python上有类似的包，但效果不太行），所以大家可以根据自己的需求看是否要使用。
    • 科研绘图模板网站：R-CHARTS