博客

函数和代码复用

5.1 函数的定义与使用

5.1.1函数的理解与定义

函数是一段代码的表示

• 函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组

• 函数是一种功能的抽象，一般函数表达特定功能

• 两个作用:降低编程难度和代码复用

y =f(×)

• 函数定义时，所指定的参数是一种占位符

• 函数定义后，如果不经过调用，不会被执行

• 函数定义时，参数是输入、函数体是处理、结果是输出(IPO)

5.1.2函数的使用及调用过程

调用是运行函数代码的方式

• 调用时要给出实际参数

• 实际参数替换定义中的参数

• 函数调用后得到返回值

函数的调用过程

5.1.3函数的参数传递

函数可以有参数，也可以没有，但必须保留括号

函数定义时可以为某些参数指定默认值，构成可选参数

函数定义时可以设计可变数量参数，既不确定参数总数量

函数调用时，参数可以按照位置或名称方式传递

5.1.4函数的返回值

函数可以返回0个或多个结果

• 
  return
  
  保留字用来传递返回值
• 函数可以有返回值，也可以没有，可以有
  
  return
  
  ，也可以没有
• 
  return
  
  可以传递0个返回值，也可以传递任意多个返回值

函数调用时，参数可以按照位置或名称方式传递

5.1.5局部变量和全局变量

规则1:局部变量和全局变量是不同变量

• 局部变量是函数内部的占位符，与全局变量可能重名但不同

• 函数运算结束后，局部变量被释放

• 可以使用global保留字在函数内部使用全局变量

规则2:局部变量为组合数据类型且未创建，等同于全局变量

使用规则

• 基本数据类型，无论是否重名，局部变量与全局变量不同

• 可以通过global保留字在函数内部声明全局变量

• 组合数据类型，如果局部变量未真实创建，则是全局变量

5.1.6lambda函数

lambda函数返回函数名作为结果

• lambda函数是一种匿名函数，即没有名字的函数

• 使用lambda保留字定义，函数名是返回结果

• lambda函数用于定义简单的、能够在一行内表示的函数

谨慎使用lambda函数

• lambda函数主要用作一 些特定函数或方法的参数

• lambda函数有一些固定使用方式，建议逐步掌握

• 一般情况，建议使用def定义的普通函数

5.2 实例7：七段数码管绘制

5.2.1“七段数码管绘制”问题分析

• 需求:用程序绘制七段数码管

• 该怎么做呢?
  
  turtle绘图体系——>七段数码管绘制

5.2.2“七段数码管绘制”实例讲解

基本思路

• 步骤1: 绘制单个数字对应的数码管

• 步骤2:获得- -串数字，绘制对应的数码管

• 步骤3:获得当前系统时间，绘制对应的数码管

步骤1:绘制单个数码管

• 七段数码管由7个基本线条组成

• 七段数码管可以有固定顺序

• 不同数字显示不同的线条

#SevenDigitsDrawV1.py
import turtle
def drawLine(draw):   #绘制单段数码管
    turtle.pendown() if draw else turtle.penup()
    turtle.fd(40)
    turtle.right(90)
def drawDigit(digit): #根据数字绘制七段数码管
    drawLine(True) if digit in [2,3,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,1,3,4,5,6,7,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,2,3,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,2,6,8] else drawLine(False)
    turtle.left(90)
    drawLine(True) if digit in [0,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,2,3,5,6,7,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if digit in [0,1,2,3,4,7,8,9] else drawLine(False)
    turtle.left(180)
    turtle.penup()
    turtle.fd(20) 
def drawDate(date):  #获得要输出的数字
    for i in date:
        drawDigit(eval(i))  #通过eval()函数将数字变为整数
def main():
    turtle.setup(800, 350, 200, 200)
    turtle.penup()
    turtle.fd(-300)
    turtle.pensize(5)
    drawDate('20181010')
    turtle.hideturtle()
    turtle.done()
main()

步骤2:获取- -段数字，绘制多个数码管

#SevenDigitsDrawV2.py
import turtle, time
def drawGap(): #绘制数码管间隔
    turtle.penup()
    turtle.fd(5)
def drawLine(draw):   #绘制单段数码管
    drawGap()
    turtle.pendown() if draw else turtle.penup()
    turtle.fd(40)
    drawGap()
    turtle.right(90)
def drawDigit(d): #根据数字绘制七段数码管
    drawLine(True) if d in [2,3,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if d in [0,1,3,4,5,6,7,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if d in [0,2,3,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if d in [0,2,6,8] else drawLine(False)
    turtle.left(90)
    drawLine(True) if d in [0,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if d in [0,2,3,5,6,7,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if d in [0,1,2,3,4,7,8,9] else drawLine(False)
    turtle.left(180)
    turtle.penup()
    turtle.fd(20)
def drawDate(date):
    turtle.pencolor("red")
    for i in date:
        if i == '-':
            turtle.write('年',font=("Arial", 18, "normal"))
            turtle.pencolor("green")
            turtle.fd(40)
        elif i == '=':
            turtle.write('月',font=("Arial", 18, "normal"))
            turtle.pencolor("blue")
            turtle.fd(40)
        elif i == '+':
            turtle.write('日',font=("Arial", 18, "normal"))
        else:
            drawDigit(eval(i))
def main():
    turtle.setup(800, 350, 200, 200)
    turtle.penup()
    turtle.fd(-350)
    turtle.pensize(5)
#    drawDate('2018-10=10+')
    drawDate(time.strftime('%Y-%m=%d+',time.gmtime()))
    turtle.hideturtle()
    turtle.done()
main()

5.3 代码复用与函数递归

5.3.1代码复用与模块化设计

把代码当成资源进行抽象

• 代码资源化:程序代码是一种用来表达计算的”资源’‘

• 代码抽象化:使用函数等方法对代码赋予更高级别的定义

• 代码复用:同一份代码在需要时可以被重复使用

函数 和 对象 是代码复用的两种主要形式

分而治之

• 通过函数或对象封装将程序划分为模块及模块间的表达

• 具体包括:主程序、子程序和子程序间关系

• 分而治之: 一种分而治之、分层抽象、体系化的设计思想

紧耦合 松耦合

• 紧耦合:两个部分之间交流很多，无法独立存在

• 松耦合:两个部分之间交流较少，可以独立存在

• 模块内部紧耦合、模块之间松耦合

5.3.2函数递归的理解

函数定义中调用函数自身的方式

两个关键特征

• 链条:计算过程存在递归链条

• 基例:存在一个或多个不需要再次递归的基例

类似数学归纳法

• 数学归纳法
  • 证明当n取第一个值n。时命题成立
  • 假设当n时命题成立，证明当n=np1时命题也成立
• 递归是数学归纳法思维的编程体现

5.3.3函数递归的调用过程

函数+分支语句

def fact(n):
	if n ==0 :
		return 1
	else :
		return n*fact(n-1)

• 递归本身是一个函数，需要函数定义方式描述

• 函数内部，采用分支语句对输入参数进行判断

• 基例和链条，分别编写对应代码

递归调用过程

5.3.4函数递归实例解析

实例1：字符串反转——将字符串s反转后输出


>>> s[::-1]


• 函数 + 分支结构
• 递归链条
• 递归基例

def rvs(n):
	if s == "" :
		return s
	else :
		return rvs(s[1:])*s[0]

实例2：斐波那契数列——一个经典数列

F(n) = F(n-1) + F(n-2)

• 函数 + 分支结构
• 递归链条
• 递归基例

def rvs(n):
	if n == 1 or n == 2 :
		return 1
	else :
		return f(n-1) + f(n-2)

汉诺塔问题

• 函数 + 分支结构
• 递归链条
• 递归基例

count = 0
def hanoi(n,src,dst,mid):
	global count
	if n == 1:
		print("{}:{}->{}".format(1,src,dst))
		count += 1
	else :
		hanoi(n-1,src,mid,dst)
		print("{}:{}->{}".format(n,src.dst))
		count += 1
		hanoi(n-1,mid,dst,src)
hanoi(3,"A","B","C")

5.4 模块4：PyInstaller库的使用

5.4.1PyInstaller库基本介绍

将.py源代码转换成无需源代码的可执行文件

PyInstaller库是第三方库

• 官方网站: http://www.pyinstaller.org

• 第三方库:使用前需要额外安装

• 安装第三方库需要使用pip工具

PyInstaller库的安装


(cmd命令行) pip install pyinstaller

出现这个警告的意思是，需要更新pip 的版本，使用国内镜像源下载就可以了，把下面的命令复制到命令框里就可以搞定。


python -m pip install --upgrade pip -i https://pypi.douban.com/simple


5.4.2PyInstaller库使用说明


(cmd命令行) pyinstaller-F <文件名.py>


箭头指向的文件即为生成的可执行性文件

PyInstaller库常用参数

5.5 实例8：科赫雪花小包裹

5.5.1“科赫雪花小包裹”问题分析

分形几何是一种迭代的几何图形，广泛存在于自然界中

科赫曲线，也叫雪花曲线

用Python绘制科赫曲线

5.5.2“科赫雪花小包裹”实例讲解

科赫曲线的绘制

• 递归思想：函数 + 分支
• 递归链条：线段的组合
• 递归基例：初识线段

#KochDrawV1.py
import turtle
def koch(size, n):
    if n == 0:
        turtle.fd(size)
    else:
        for angle in [0, 60, -120, 60]:
           turtle.left(angle)
           koch(size/3, n-1)
def main():
    turtle.setup(800,400)
    turtle.penup()
    turtle.goto(-300, -50)
    turtle.pendown()
    turtle.pensize(2)
    koch(600,3)     # 0阶科赫曲线长度，阶数
    turtle.hideturtle()
main()

科赫雪花的绘制

#KochDrawV2.py
import turtle
def koch(size, n):
    if n == 0:
        turtle.fd(size)
    else:
        for angle in [0, 60, -120, 60]:
           turtle.left(angle)
           koch(size/3, n-1)
def main():
    turtle.setup(600,600)
    turtle.penup()
    turtle.goto(-200, 100)
    turtle.pendown()
    turtle.pensize(2)
    level = 3      # 3阶科赫雪花，阶数
    koch(400,level)     
    turtle.right(120)
    koch(400,level)
    turtle.right(120)
    koch(400,level)
    turtle.hideturtle()
main()

pyinstaller -i curve.ico -F KochDrawV2.py

• 对编写后的科赫雪花代码进行打包处理

个人学习记录会持续更新，不喜勿喷，如有指导建议，欢迎评论区留言，谢谢！！！