面向设计师的编程设计知识系统PADKS：学习Python做个有编程能力的设计师

　　《学习PYTHON—做个有编程能力的设计师》不是纯粹的Python编程学习，而是在学习基本Python编程语言时阐述辅助设计的方法，从Python Shell到RH_Python再到GH_Python，将Python真正作为设计者从事设计辅助的编程语言；同时这又不是纯粹几何形式编程的说明，而是包括Python编程数据结构、基本语句、函数与类的学习过程。在掌握Python语言的数据结构、基本语句、函数、类与异常，并通过具体案例阐述深入了解实践应用的方法之后，在“项目”部分探索与详细阐述了十个案例，包括：“折叠的过程- 圆柱体V 形与Mesh 顶点排序”，结合Kangaroo动力学模块模拟折叠的过程，使用Python编写符合建立Mesh格网输入条件的点组织模式；“盒体的展开”，讲述了如何把一个盒体连续展开在一个平面上，并获取多个解的方法；“解读蚁群算法与TSP 问题以及在GH_Python 中的实现”，蚁群算法是一种用来在图中寻找优化路径的机率型算法，灵感来源于蚂蚁在寻找食物过程中发现路径的行为。本部分详细阐述蚁群算法并探索将其在Grasshopper平台中的Python脚本中实现和解决TSP旅行商问题；“最短路径与Dijkstra 算法”，最短路径问题是图论研究中经典算法问题，旨在寻找图中两节点之间最短的路径，本部分使用Dijkstra 算法在GH_Python中实现；“探索性研究适宜分析方法GH_Python 下的实现”，适宜性分析的方法一般是在地理信息系统平台中实现，例如ArcGIS。适宜性分析在城乡规划和风景园林中经常被用到，根据应用的范畴又可以细分为城市建设用地的评价、环境影响评价、自然保护区及旅游区用地评价、区域规划和景观规划等。本次项目主要的研究目的是如何将适宜性分析在GH_Python 中实现；“使用递归解决八皇后问题与满足特定间距要求的建筑布局”， 八皇后问题是一个以国际象棋为背景的问题：如何能够在8×8 的国际象棋棋盘上放置八个皇后，使得任何一个皇后都无法直接吃掉其他的皇后。为了达到此目的，任两个皇后都不能处于同一条横行、纵行或斜线上；“解读生命游戏_ 元胞自动机与建立生长模型”， 元胞自动机（Cellular Automaton），是一个时间和空间都离散的动力系统。散布在规则格网（Lattice Grid） 中的每一元胞（Cell） 取有限的离散状态，遵循同样的作用规则，依据确定的局部规则做同步更新。大量元胞通过简单的相互作用而构成动态系统的演化；“GoogleEarth.KML 文件的调入程序”，规划设计过程中经常借助于GoogleEarth来寻找和定位地标和路径，那么如何将地标和路径直接加载到Gasshopper平台中，是本部分需要解决的问题；“解读粒子群（PSO） 算法与建立点运动程序”，粒子群算法，也称粒子群优化算法（ParticleSwarm Optimization），缩写为PSO，模拟鸟群的捕食行为，通过追随当前搜索到的最优值来寻找全局最优解；“城市土地利用结构信息熵”，在信息论中，熵是接收的每条消息中包含信息的平均量，又被称为信息熵、信源熵等。消息往往代表来自分布或数据流中的事件、样本或特征。在规划设计领域引入信息熵，研究土地利用结构，分析功能的融合程度，信息熵的高低可以反映城市土地利用的均衡程度，熵值越高，表明不同职能的土地利用类型数越多。本部分案例主要通过Python 程序，阐述信息熵和均衡度公式计算过程。

　　包瑞清西安建筑科技大学建筑学院讲师城市规划与设计专业博士，任教于西安建筑科技大学建筑学院，主攻计算机辅助设计应用研究，从作为设计者的角度寻找和融合编程与建筑、风景园林、城乡规划等设计规划学科之间的关联，建立面向设计师的编程设计知识系统，力图使编程设计成为设计领域的基础环节，探索未来设计的方法。2012年，作为caDesign 设计创始人之一，以“编程让设计更具创造力！”的信念为指引，分享研究成果，发展面向设计师的编程设计知识系统网络服务体系。