目錄

前言

課題背景和意義

實(shí)現(xiàn)技術(shù)思路

一、Python

二、網(wǎng)絡(luò)爬蟲

三、基于 Python 的天氣預(yù)測系統(tǒng)

四、系統(tǒng)測試

五、總結(jié)

實(shí)現(xiàn)效果圖樣例

最后

前言

? ? ??大四是整個(gè)大學(xué)期間最忙碌的時(shí)光,一邊要忙著備考或?qū)嵙?xí)為畢業(yè)后面臨的就業(yè)升學(xué)做準(zhǔn)備,一邊要為畢業(yè)設(shè)計(jì)耗費(fèi)大量精力。近幾年各個(gè)學(xué)校要求的畢設(shè)項(xiàng)目越來越難,有不少課題是研究生級別難度的,對本科同學(xué)來說是充滿挑戰(zhàn)。為幫助大家順利通過和節(jié)省時(shí)間與精力投入到更重要的就業(yè)和考試中去,學(xué)長分享優(yōu)質(zhì)的選題經(jīng)驗(yàn)和畢設(shè)項(xiàng)目與技術(shù)思路。

??對畢設(shè)有任何疑問都可以問學(xué)長哦!

選題指導(dǎo):?https://blog.csdn.net/qq_37340229/article/details/128243277

大家好,這里是海浪學(xué)長畢設(shè)專題,本次分享的課題是

??畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于 Python 的天氣預(yù)測系統(tǒng)

課題背景和意義

天氣預(yù)測與生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域息息相關(guān)，在社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。天氣預(yù)測是指綜合使用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對某一地區(qū)未來一 段時(shí)間的溫度、濕度、風(fēng)力、風(fēng)向、天氣狀況等進(jìn)行預(yù)測。 在當(dāng)今社會，天氣預(yù)測對人們的生產(chǎn)生活有著舉足輕重的影 響，與日常出行、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自然災(zāi)害預(yù)防等多個(gè)領(lǐng)域息息 相關(guān)，是現(xiàn)代社會正常運(yùn)轉(zhuǎn)不可或缺的一個(gè)部分。隨著氣象 數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增大，以大數(shù)據(jù)為代表的自動(dòng)化、智能化 技術(shù)在天氣預(yù)測中開始發(fā)揮重要作用。 Python是一種跨平臺的解釋型面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語 言，語法簡單，可讀性強(qiáng)，最初被用于編寫自動(dòng)化腳本，隨 著版本的不斷更新和語言的不斷發(fā)展，廣泛應(yīng)用于以人工智 能為代表的應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域。目前，Python 已成為大學(xué)教學(xué)中 的首選語言，在統(tǒng)計(jì)學(xué)、人工智能、腳本編寫、系統(tǒng)測試等 諸多領(lǐng)域均排名第一。TIOBE2019 年一月發(fā)布的排行榜顯示， Python 第三次獲得 TIOBE 最佳年度語言稱號，是獲獎(jiǎng)次數(shù)最 多的編程語言。

實(shí)現(xiàn)技術(shù)思路

一、Python

Python 的發(fā)展歷程

Python 的創(chuàng)始人是荷蘭人 Guido van Rossum，Python 一 名 取 自 英 國 20 世 紀(jì) 70 年 代 首 播 的 電 視 喜 劇《Monty ?Python's Flying Circus》。1989 年 圣 誕 節(jié) 期 間，Guido ?van Rossum 在阿姆斯特丹開發(fā)了一個(gè)新的腳本解釋語言，這 就是 Python。

Python 自發(fā)布以來，使用率呈線性增長，已經(jīng)成為和 Java、C、C++ 并列的最受歡迎的程序設(shè)計(jì)語言之一，且由于 其簡潔性、易讀性的特點(diǎn)，在科學(xué)研究、程序設(shè)計(jì)語言啟蒙 等領(lǐng)域發(fā)揮著非常重要的作用。 Python 有 Python2.X 和 Python3.X 兩個(gè)不同的版本，互 不兼容。Python 2 于 2000 年 10 月 16 日發(fā)布，Python 2.7 是其最后一版，于 2020 年 1 月 1 日停止更新。Python 3 于 ?2008 年 12 月 3 日發(fā)布，是 Python 的推薦版本，目前最新版 是 Python 3.8。

Python 的特點(diǎn)

Python 盡可能地減少歧義并采用明確的語法以提高代碼 的可讀性，同時(shí)，減少非必須優(yōu)化，是一種完全面向?qū)ο蟮?程序設(shè)計(jì)語言，支持繼承、重載、派生，代碼復(fù)用性較強(qiáng)。 具體來所，Python 具有以下特點(diǎn)：

1、開源

Python 是開放源碼軟件之一，用戶可以自由發(fā)布軟件的 拷貝，查閱、使用、修改源代碼。通過這種方式，每個(gè)用戶 都可以參與到 Python 的發(fā)展之中，做出自己的一份貢獻(xiàn)。

2、簡單易學(xué)

與大多數(shù)程序設(shè)計(jì)語言相比，Python 關(guān)鍵字較少，結(jié)構(gòu) 簡單，語法定義明確，學(xué)習(xí)起來較為容易。

3、可移植性

Python 是一種解釋型語言，易于移植，已經(jīng)被移植到包 括 Windows、Linux、Android 在內(nèi)的很多平臺，在不使用依 賴系統(tǒng)特性的情況下，所有的 Python 程序無需任何修改即可 在上述所有平臺運(yùn)行。

4、庫函數(shù)豐富

Python 語言自帶的標(biāo)準(zhǔn)庫功能豐富，能夠處理正則表達(dá) 式、線程、數(shù)據(jù)庫、電子郵件、圖形用戶界面等各種工作。此外， Python 是開源軟件，除了自帶的標(biāo)準(zhǔn)庫外，眾多開發(fā)者還為 Python 編寫了大量功能強(qiáng)大的第三方庫。

Python 開發(fā)環(huán)境的搭建

Python 開發(fā)可以使用 Python 自帶的集成開發(fā)環(huán)境，也 可以使用諸如 Pycharm 等功能更為強(qiáng)大的開發(fā)工具。Python 自帶的集成開發(fā)環(huán)境搭建非常簡單，首先從官網(wǎng) http:// www.python.org 下載對應(yīng)的 Python 版本，然后執(zhí)行安裝文 件，安裝完成后，在程序中運(yùn)行 Python 下的 IDLE，即可打 開 Python 開發(fā)環(huán)境。

二、網(wǎng)絡(luò)爬蟲

基本原理

隨著信息社會的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息容量巨大，對搜索 引擎提出了更高的要求。網(wǎng)絡(luò)爬蟲作為搜索引擎的基礎(chǔ)構(gòu)件 之一，其性能直接影響搜索引擎的表現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)爬蟲又叫網(wǎng) 絡(luò)蜘蛛、網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人，是一種按照指定規(guī)則自動(dòng)抓取網(wǎng)頁信 息的計(jì)算機(jī)程序或者腳本 。 網(wǎng)絡(luò)爬蟲的工作原理如下：從一個(gè)稱為種子 URLs 的初 始 URLs 集中獲取并標(biāo)記一個(gè) URL，下載該網(wǎng)頁，分析該網(wǎng)頁 內(nèi)容，提取該網(wǎng)頁中所有的 URLs，并將新的 URLs 加入 URLs 隊(duì)列。然后，從 URLs 隊(duì)列中獲取另一個(gè)未標(biāo)記的 URL，重復(fù) 上述過程，直到所有的 URLs 均被標(biāo)記或滿足所設(shè)定的停止標(biāo) 準(zhǔn)。

分類

按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)作原理，網(wǎng)絡(luò)爬蟲可以分四類：

1、通用網(wǎng)絡(luò)爬蟲

通用網(wǎng)絡(luò)爬蟲也叫全網(wǎng)爬蟲，爬取對象覆蓋整個(gè) web， 爬取范圍極大，對爬取速度和存儲空間要求較高。

2、聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲

聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲也叫主題網(wǎng)絡(luò)爬蟲，只爬取與預(yù)設(shè)主題相 關(guān)的頁面，用于滿足對特定領(lǐng)域信息的獲取需求。

3、增量式網(wǎng)絡(luò)爬蟲

增量式網(wǎng)絡(luò)爬蟲只爬取新產(chǎn)生的或者有更新的頁面，對 沒有變化的頁面不進(jìn)行爬取，能保證爬取的頁面盡可能新， 且有效減少爬取時(shí)間和存儲空間上的浪費(fèi)。

4、深層網(wǎng)絡(luò)爬蟲

Web 頁面分為表層頁面和深層頁面，表層頁面以超鏈接 可以到達(dá)的靜態(tài)網(wǎng)頁為主，深層頁面則是無法通過靜態(tài)鏈接獲取，需要用戶提交關(guān)鍵詞后才能獲取的 web 頁面。深層網(wǎng) 絡(luò)爬蟲所研究的就是針對深層頁面的網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)。

三、基于 Python 的天氣預(yù)測系統(tǒng)

基于 Python 的網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)

在網(wǎng)絡(luò)爬蟲方面，Python 提供了大量功能強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)庫 和第三庫，通過使用這些庫，可以較為容易地編寫網(wǎng)絡(luò)爬蟲 程序。

1、Urllib

Urllib 是 Python 自帶的標(biāo)準(zhǔn)庫，提供了一系列操作 URL 的功能，通過操作 URL 實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)頁的爬取，包括四個(gè)模塊。 其中，urllib.request 是 HTTP 請求模塊，用于打開、讀取 URL；urllib.parse提供了很多 URL處理方法，如解析、拆分等； urllib.error 是異常處理模塊，用于處理爬取過程中出現(xiàn)的 異常；urllib.robotparser用于識別網(wǎng)站的 robots.txt文件， 判斷網(wǎng)站是否可以爬取。

2、Requests

Requests 是基于 urllib 編寫的采用 apache2 licensed 開源協(xié)議的 HTTP 庫，與 urllib 相比，requests 在 Python 內(nèi)置模塊的基礎(chǔ)上進(jìn)行了高度封裝，代碼更加簡單。requests 支持 HTTP 連接保持、連接池、cookie 保持會話， 支持文件上傳和 URL 國際化，包括 requests.request()、 requests.get()、requests.head()、 requests.post()、 requests.put()、requests.patch() 和 requests.delete() 七個(gè)主要方法。

3、Beautifulsoup Beautifulsoup

是 一 個(gè) 可 以 從 HTML、XML 文 件 中 提 取 內(nèi)容的 Python 第三方庫，提供了一些簡單的函數(shù)來處理導(dǎo) 航、搜索等功能，通過解析文檔為用戶提供需要爬取的內(nèi) 容。beautifulsoup 能自動(dòng)轉(zhuǎn)換編碼方式，將輸入文檔轉(zhuǎn)換 為 unicode 編碼，輸出文檔轉(zhuǎn)換為 utf-8 編碼，除了支持 Python 標(biāo)準(zhǔn)庫中的 HTML 解析器 html.parser 外，還支持一 些第三方解析器，如 html5lib。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于 Python 的天氣預(yù)測系統(tǒng)包括天氣數(shù)據(jù)獲取、天氣 數(shù)據(jù)顯示、天氣語音播報(bào)三個(gè)主要模塊。 天氣數(shù)據(jù)獲取模塊根據(jù)所輸入的城市，基于 Python 網(wǎng) 絡(luò)爬蟲技術(shù)從中華萬年歷天氣 api 接口獲取對應(yīng)城市的天氣 數(shù)據(jù)，包括以下三個(gè)部分：

1、數(shù)據(jù)獲取

根據(jù)所輸入的城市名稱，利用 Python 的 urllib 庫從中華萬年歷天氣 api 接口爬取對應(yīng)城市的天氣數(shù)據(jù)，核心代碼 如下：

url= 'http://wthrcdn.etouch.cn/weather_mini?city='
+urllib.parse.quote(city_ name)
weather_data=ur11ib.request.urlopen(url).read()

2、數(shù)據(jù)解壓

利用 Python 的 gzip 庫解壓獲取到的數(shù)據(jù)，并編碼為 utf-8，核心代碼如下：

weather_data = gzip.decompress(weather_data). 
decode('utf-8')

3、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化

利用 Python 的 json 庫將解壓后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成 Python 識別的數(shù)據(jù)，核心代碼如下：

weather_dict = json.loads(weather_data)

天氣數(shù)據(jù)顯示模塊使用 Python 內(nèi)置的 GUI 模塊 tkinter 生成天氣預(yù)測系統(tǒng)的圖形用戶界面，顯示對應(yīng)城市的天氣數(shù) 據(jù)信息，包括日期、天氣狀況、最高溫度、最低溫度、風(fēng)級、 風(fēng)向等。使用 tkinter 生成圖形用戶界面的步驟如下：

（1）導(dǎo)入 tkinter 模塊；

（2）創(chuàng)建一個(gè)用于容納所有的控件的主窗口；

（3）添加所需控件并設(shè)置相應(yīng)的屬性和布局；

（4）將控件與對應(yīng)事件相關(guān)聯(lián)以便響應(yīng)觸發(fā)請求；

（5）調(diào)用主循環(huán)，等待事件觸發(fā)并響應(yīng)。

天氣語音播報(bào)模塊對天氣情況進(jìn)行語音播報(bào)，步驟如下：

（1）創(chuàng)建對應(yīng)城市天氣數(shù)據(jù)信息的語音文本；

（2）利用語音合成模塊 aipspeech 生成語音文件；

（3）利用 playsound 模塊播放語音文件。

四、系統(tǒng)測試

在基于 Python 的天氣預(yù)測系統(tǒng)中輸入所要查詢的城市 名稱蘇州，即可獲取蘇州從當(dāng)前日期開始后續(xù)幾天的天氣數(shù) 據(jù)信息，如圖所示。 ?

五、總結(jié)

本文在介紹 Python 和網(wǎng)絡(luò)爬蟲相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，分 析了基于 Python 的網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)，并將該技術(shù)應(yīng)用到天氣預(yù) 測系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于 Python 的天氣預(yù)測系統(tǒng)，能根 據(jù)輸入的城市名稱顯示該城市的天氣情況，并支持語音播報(bào)。 下一步考慮基于 Python 所提供的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能實(shí)現(xiàn)天 氣變化趨勢的圖形化顯示。

實(shí)現(xiàn)效果圖樣例

天氣預(yù)測系統(tǒng)：

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最后

到了這里，關(guān)于畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于 Python 的天氣預(yù)測系統(tǒng)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！