发现一个宝藏!全网最全的Python算法仓库!

本文介绍了一个GitHub上的Python算法仓库,包含归并排序、桶排序、最近邻插值等实用算法,适合编程练习。通过实例演示如何使用和实战项目,助你提升Python编程能力。

学习编程、学习Python最好的方式就是练习,哪怕是新手,只要不断地敲代码输出,肯定会有神效。

Python的练手项目很多,特别是Github上,建议不管新手、老司机都去看看。

这里推荐给大家一个Gitthub上练习的项目,算法仓库-algorithms。

https://github.com/keon/algorithms

这里面集合众多核心算法的Python实现,比如排序、图计算、回溯、队列、流计算、堆、搜索、压缩等等。

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该仓库支持第三方库安装,在python中进行调用,非常方便。

首先使用pip进行安装:

pip3 install algorithms

然后导入相关模块进行调用,比如sort模块里的merge_sort归并排序算法。

from algorithms.sort import merge_sort

if __name__ == "__main__":
    my_list = [1, 8, 3, 5, 6]
    my_list = merge_sort(my_list)
    print(my_list)

举几个常见的算法案例。

1、排序算法-桶排序

def bucket_sort(arr):
    ''' Bucket Sort
        Complexity: O(n^2)
        The complexity is dominated by nextSort
    '''
    # The number of buckets and make buckets
    num_buckets = len(arr)
    buckets = [[] for bucket in range(num_buckets)]
    # Assign values into bucket_sort
    for value in arr:
        index = value * num_buckets // (max(arr) + 1)
        buckets[index].append(value)
    # Sort
    sorted_list = []
    for i in range(num_buckets):
        sorted_list.extend(next_sort(buckets[i]))
    return sorted_list

def next_sort(arr):
    # We will use insertion sort here.
    for i in range(1, len(arr)):
        j = i - 1
        key = arr[i]
        while arr[j] > key and j >= 0:
            arr[j+1] = arr[j]
            j = j - 1
        arr[j + 1] = key
    return arr

2、机器学习-最近邻插值法

import math

def distance(x,y):
    """[summary]
    HELPER-FUNCTION
    calculates the (eulidean) distance between vector x and y.

    Arguments:
        x {[tuple]} -- [vector]
        y {[tuple]} -- [vector]
    """
    assert len(x) == len(y), "The vector must have same length"
    result = ()
    sum = 0
    for i in range(len(x)):
        result += (x[i] -y[i],)
    for component in result:
        sum += component**2
    return math.sqrt(sum)

def nearest_neighbor(x, tSet):
    """[summary]
    Implements the nearest neighbor algorithm

    Arguments:
        x {[tupel]} -- [vector]
        tSet {[dict]} -- [training set]

    Returns:
        [type] -- [result of the AND-function]
    """
    assert isinstance(x, tuple) and isinstance(tSet, dict)
    current_key = ()
    min_d = float('inf')
    for key in tSet:
        d = distance(x, key)
        if d < min_d:
            min_d = d
            current_key = key
    return tSet[current_key]

3、字符串解码编码

# Implement the encode and decode methods.

def encode(strs):
    """Encodes a list of strings to a single string.
    :type strs: List[str]
    :rtype: str
    """
    res = ''
    for string in strs.split():
        res += str(len(string)) + ":" + string
    return res

def decode(s):
    """Decodes a single string to a list of strings.
    :type s: str
    :rtype: List[str]
    """
    strs = []
    i = 0
    while i < len(s):
        index = s.find(":", i)
        size = int(s[i:index])
        strs.append(s[index+1: index+1+size])
        i = index+1+size
    return strs

4、直方分布

def get_histogram(input_list: list) -> dict:
    """
    Get histogram representation
    :param input_list: list with different and unordered values
    :return histogram: dict with histogram of input_list
    """
    # Create dict to store histogram
    histogram = {}
    # For each list value, add one to the respective histogram dict position
    for i in input_list:
        histogram[i] = histogram.get(i, 0) + 1
    return histogram

个人感觉这个仓库里的算法很齐全,适合做练习,小伙伴们可以试试。

如果小伙伴们想要所有算法脚本,可以在下面的公众号后台回复【算法】,领取打包文件。

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<think>嗯,用户让我用Python一个用粒子群算法优化的小游戏。首先,我需要理解用户的需求到底是什么。粒子群算法(PSO)通常用于优化问题,比如寻找函数的最小值或最大值,或者优化模型参数。而小游戏的话,可能需要一个简单的互动界面,让用户看到优化过程或者参与其中。 用户可能想要的是一个既能展示PSO算法工作原理,又具有游戏性的应用。比如,可能是一个游戏中的角色自动寻找最优路径或最优解,玩家可以调整参数观察效果。或者,可能是一个游戏,其中粒子群在寻找目标,比如找宝藏,玩家可以与算法互动。 接下来,我需要确定具体实现什么类型的小游戏。考虑到PSO的特点,或许可以设计一个2D游戏,粒子群寻找画面中的某个目标点,比如最低点或者最高点。玩家可以放置障碍物或者改变地形,观察粒子如何适应并找到最优解。或者,反过来,让粒子群作为游戏中的AI,完成某个任务,比如集体移动避开障碍。 然后,考虑技术实现。Python中常用的游戏库有Pygame,适合2D游戏开发。同时,需要实现PSO算法部分。PSO需要定义粒子的位置、速度、个体最优和全局最优。在游戏循环中,每个帧更新粒子的位置和速度,根据目标函数评估适应度,并更新最优解。 可能的步骤: 1. 使用Pygame创建游戏窗口。 2. 定义粒子类,包含位置、速度、个体最优位置和适应度。 3. 实现PSO的更新逻辑,包括速度更新公式。 4. 设置目标函数,比如寻找窗口中的某个点的最低值,或者避开障碍。 5. 添加用户交互,比如鼠标点击放置障碍或移动目标。 6. 可视化粒子的移动路径和最优解的更新。 可能的问题点:如何将PSO的优化过程与游戏机制结合,确保游戏的可玩性。同时,实时更新粒子的位置并渲染到屏幕上需要处理性能问题,尤其是当粒子数量较多时。 需要确定目标函数的具体形式。比如,在游戏中,目标可能是让粒子群找到屏幕上颜色最深的区域,或者避开红色区域,找到绿色区域。适应度函数可以根据像素颜色或自定义的障碍物位置来计算。 另外,用户可能希望看到粒子群逐渐收敛到最优解的过程,所以需要设计一个直观的可视化方式,比如显示每个粒子的轨迹,或者用颜色标示适应度高低。 测试案例:比如,在窗口中随机生成一些高适应度的区域(目标点),粒子群需要合作找到这些点。或者,动态改变目标位置,让粒子群实时跟踪。 最后,代码结构大概分为:初始化Pygame、定义粒子类、PSO主循环、处理用户输入、更新粒子状态、渲染画面。 可能还需要调整PSO的参数,如惯性权重、学习因子,让粒子群的行为在游戏中看起来更自然,或者让玩家可以调整这些参数观察效果。 总结:结合PSO的优化过程和游戏互动,创建一个教育或娱乐性的小游戏,通过实时可视化展示粒子群的优化过程,并允许用户参与影响优化路径。以下</think>是一个使用Python和粒子群算法(PSO)实现的简单小游戏示例。该游戏中,粒子群需要在2D地图上寻找隐藏的“宝藏”,玩家可以通过点击鼠标移动宝藏位置,观察粒子群动态追踪目标的过程。 ```python import pygame import random import math # 初始化Pygame pygame.init() WIDTH, HEIGHT = 800, 600 screen = pygame.display.set_mode((WIDTH, HEIGHT)) pygame.display.set_caption("PSO寻宝游戏") # 定义颜色 WHITE = (255, 255, 255) BLACK = (0, 0, 0) RED = (255, 0, 0) GOLD = (255, 215, 0) # 宝藏初始位置(玩家可点击改变) target_pos = [WIDTH//2, HEIGHT//2] # PSO参数 NUM_PARTICLES = 30 INERTIA = 0.5 COGNITIVE_WEIGHT = 1.5 SOCIAL_WEIGHT = 1.5 class Particle: def __init__(self): self.position = [random.uniform(0, WIDTH), random.uniform(0, HEIGHT)] self.velocity = [random.uniform(-1, 1), random.uniform(-1, 1)] self.best_position = self.position.copy() self.best_fitness = float('inf') def update_velocity(self, global_best): # 更新速度 for i in range(2): cognitive = COGNITIVE_WEIGHT * random.random() * (self.best_position[i] - self.position[i]) social = SOCIAL_WEIGHT * random.random() * (global_best[i] - self.position[i]) self.velocity[i] = INERTIA * self.velocity[i] + cognitive + social def update_position(self): # 更新位置并限制边界 for i in range(2): self.position[i] += self.velocity[i] self.position[i] = max(0, min(self.position[i], WIDTH)) def evaluate_fitness(self): # 计算到目标的距离作为适应度 dx = self.position[0] - target_pos[0] dy = self.position[1] - target_pos[1] return math.sqrt(dx**2 + dy**2) # 初始化粒子群 particles = [Particle() for _ in range(NUM_PARTICLES)] global_best = [WIDTH//2, HEIGHT//2] global_best_fitness = float('inf') # 游戏主循环 running = True clock = pygame.time.Clock() while running: screen.fill(WHITE) # 处理事件 for event in pygame.event.get(): if event.type == pygame.QUIT: running = False elif event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN: # 玩家点击时移动宝藏位置 target_pos = list(event.pos) # 更新粒子状态 current_global_fitness = float('inf') for p in particles: fitness = p.evaluate_fitness() # 更新个体最优 if fitness < p.best_fitness: p.best_fitness = fitness p.best_position = p.position.copy() # 更新全局最优 if fitness < global_best_fitness: global_best_fitness = fitness global_best = p.position.copy() # 移动粒子 for p in particles: p.update_velocity(global_best) p.update_position() # 绘制元素 pygame.draw.circle(screen, GOLD, target_pos, 10) # 绘制宝藏 pygame.draw.circle(screen, RED, [int(global_best[0]), int(global_best[1])], 8) # 全局最优位置 for p in particles: pygame.draw.circle(screen, BLACK, [int(p.position[0]), int(p.position[1])], 3) pygame.draw.line(screen, (200,200,200), p.position, global_best, 1) pygame.display.flip() clock.tick(30) pygame.quit() ``` ### 游戏机制说明: 1. **目标**:粒子群(黑点)需要寻找金色宝藏 2. **玩家互动**:点击鼠标任意位置可移动宝藏 3. **可视化**: - 红色圆圈表示粒子群的当前最佳位置 - 灰色线显示各粒子与最佳位置的关联 4. **算法特点**: - 粒子通过PSO公式更新速度和位置 - 适应度函数为到目标的欧氏距离 - 实时跟踪个体最优和全局最优解 ### 关键参数调整建议: - 修改`NUM_PARTICLES`改变粒子数量 - 调整`INERTIA`(惯性)、`COGNITIVE_WEIGHT`(个体认知)和`SOCIAL_WEIGHT`(社会认知)参数观察不同搜索行为 - 尝试在`evaluate_fitness`函数中添加障碍物惩罚项增加复杂度 这个示例演示了PSO的动态优化过程,通过玩家与目标的实时互动,可以直观观察粒子群的集体智能行为。粒子群会持续追踪移动的宝藏,展示了PSO在动态优化问题中的应用潜力。
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