Python入门——（五）程序和代码复用

其他 2018-09-01 05:11:30 阅读次数: 0

 

函数的定义与使用

  • 函数的理解与定义
  • 函数的使用及调用过程
  • 函数的参数传递
  • 函数的返回值
  • 局部变量和全局变量
  • lambda函数

函数的理解和定义

def..while..

("笨办法"试错)

dayfactor = 0.01

while dayUP(dayfactor) < 37.78:

dayfactor += 0.001

print("工作日的努力参数是：{:.3f} ".format(dayfactor))

函数的定义

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

函数的定义

函数是一段代码的表示

def <函数名>(<参数(0个或多个)>) :

<函数体>

return <返回值>

函数的定义

函数名 参数

def fact(n) : s = 1

for i in range(1, n+1):

s *= i

return s

返回值

函数的定义

y = f(x)

  • 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)

函数的使用及调用过程

函数的调用

调用是运行函数代码的方式

fact(10)

函数的调用

    • 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

a = fact( 10 ) print(a)

3628800

def fact( n ) :

s = 1

for i in range(1, n+1): s *= i

return s

函数的参数传递

参数个数

函数可以有参数，也可以没有，但必须保留括号

def <函数名>() :

<函数体>

return <返回值>

def fact() :

print("我也是函数")

可选参数传递

函数定义时可以为某些参数指定默认值，构成可选参数

def <函数名>(<非可选参数>, <可选参数>) :

<函数体>

return <返回值>

可选参数传递

可选参数

 

计算 n!//m

def fact(n, m=1) :

s = 1

for i in range(1, n+1): s *= i

return s//m

>>> fact(10)

3628800

>>> fact(10,5) 725760

可变参数传递

函数定义时可以设计可变数量参数，既不确定参数总数量

def <函数名>(<参数>, ) :

<函数体>

return <返回值>

可变参数传递

可变参数

计算 n!乘数

def fact(n, *b) : s = 1

for i in range(1, n+1):

s *= i

for item in b: s *= item

return s

>>> fact(10,3)

10886400

>>> fact(10,3,5,8) 435456000

参数传递的两种方式

函数调用时，参数可以按照位置或名称方式传递

位置传递

def fact(n, m=1) :

s = 1

for i in range(1, n+1):

s *= i

return s//m

>>> fact( 725760

)

名称传递

)

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

函数的返回值

函数调用时，参数可以按照位置或名称方式传递

def fact(n, m=1) : s = 1

>>> fact( 10,5 )

元组类型

for i in range(1, n+1):

s *= i

>>> a,b,c = fact(10,5)

>>> print(a,b,c)

725760 10 5

局部变量和全局变量

程序全局变量

局部变量和全局变量

<语句块1>

def <函数名>(<参数>) :

<函数体>

return <返回值>

<语句块2>

函数局部变量

局部变量和全局变量

= 10, 100

def fact(n) : s = 1

for i in range(1, n+1): s *= i

return s

n和s是全局变量

fact()函数中的n和s是局部变量

运行结果

>>>

print(fact(n), s)

n和s是全局变量

3628800 100

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

局部变量和全局变量

n, s = 10, 100

def fact(n) : s = 1

for i in range(1, n+1):

s *= i

fact()函数中s是局部变量与全局变量s不同

运行结果

return s print(fact(n), s)

此处局部变量s是3628800

此处全局变量s是100

>>>

3628800 100

局部变量和全局变量

n, s = 10, 100

def fact(n) :

fact()函数中使用global保留字声明此处s是全局变量s

for i in range(1, n+1):

s *= i

return s 此处s指全局变量s

运行结果

>>>

print(fact(n), s)

此处全局变量s被函数修改

362880000 362880000

局部变量和全局变量

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

ls = ["F", "f"]

def func(a) :

ls.append(a)

return

通过使用[]真实创建了一个全局变量列表ls

此处ls是列表类型，未真实创建则等同于全局变量

运行结果

func("C")

print(ls)

全局变量ls被修改

>>>

['F', 'f', 'C']

局部变量和全局变量

ls = ["F", "f"]

def func(a) :

ls = []

通过使用[]真实创建了一个全局变量列表ls

此处ls是列表类型，真实创建

ls是局部变量

print(ls)

局部变量ls被修改

运行结果

>>>

['F', 'f']

局部变量和全局变量

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

lambda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

lambda函数

<函数名> = lambda <参数>: <表达式>

<函数名>(<参数>) :

<函数体>

return <返回值>

lambda函数

>>> f = lambda x, y : x + y

>>> f(10, 15)

25

>>> f = lambda : "lambda函数"

>>> print(f()) lambda函数

lambda函数的应用

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

实例7: 七段数码管绘制

"七段数码管绘制"问题分析

七段数码管

问题分析

七段数码管绘制

  • 需求：用程序绘制七段数码管，似乎很有趣
  • 该怎么做呢？

turtle绘图体系 七段数码管绘制

七段数码管绘制时间

"七段数码管绘制"实例讲解(上)

七段数码管绘制

基本思路

  • 步骤1：绘制单个数字对应的数码管
  • 步骤2：获得一串数字，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

七段数码管绘制

步骤1: 绘制单个数码管

  • 七段数码管由7个基本线条组成
  • 不同数字显示不同的线条
  • 七段数码管可以有固定顺序

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() #为绘制后续数字确定位置

turtle.fd(20) #为绘制后续数字确定位置

七段数码管绘制

步骤2: 获取一段数字，绘制多个数码管

…

第1个 第2个 第N个

import turtle

def drawLine(draw): #绘制单段数码管

…(略)

def drawDigit(digit): #根据数字绘制七段数码管

…(略)

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.done()turtle.setup(800, 350, 200, 200)

main()

"七段数码管绘制"实例讲解(下)

七段数码管绘制

基本思路

  • 步骤1：绘制单个数字对应的数码管
  • 步骤2：获得一串数字，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

七段数码管绘制

绘制漂亮的七段数码管

  • 增加七段数码管之间线条间隔

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)

…(略)

七段数码管绘制

步骤3: 获取系统时间，绘制七段数码管

  • 使用time库获得系统当前时间
  • 年月日颜色不同
  • 增加年月日标记

import turtle, time

…(略)

def drawDate(date): #data为日期，格式为 '%Y-%m=%d+'

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():

…(略)

import turtle, time

…(略)

def drawDate(date):

…(略)

def main():

turtle.setup(800, 350, turtle.penup() turtle.fd(-300) turtle.pensize(5)

 

turtle.hideturtle() turtle.done()

main()


"七段数码管绘制"举一反三

import turtle, time

…(略)

def drawLine(draw):

drawGap()

turtle.pendown() if draw else turtle.penup() turtle.fd(40)

drawGap() turtle.right(90)

def drawDigit(digit):

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)

…(略)

举一反三

理解方法思维

  • 模块化思维：确定模块接口，封装功能
  • 规则化思维：抽象过程为规则，计算机自动执行
  • 化繁为简：将大功能变为小功能组合，分而治之

举一反三

应用问题的扩展

 

    • 绘制带小数点的七段数码管
    • 带刷新的时间倒计时效果
    • 绘制高级的数码管

 

代码复用与函数递归

- 代码复用与模块化设计
代码复用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

代码复用

函数 和 对象 是代码复用的两种主要形式

函数：将代码命名在代码层面建立了初步抽象

对象：属性和方法

<a>.<b> 和 <a>.<b>()

在函数之上再次组织进行抽象

抽象级别

模块化设计

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

模块化设计

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

函数递归的理解

递归的定义

函数定义中调用函数自身的方式
两个关键特征递归的定义

  • 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
  • 数学归纳法

递归的定义

类似数学归纳法

  • 证明当n取第一个值n0时命题成立
  • 假设当nk时命题成立，证明当n=nk+1时命题也成立
  • 递归是数学归纳法思维的编程体现

函数递归的调用过程

递归的实现

def fact(n):

if n == 0 :

return 1

else :

return n*fact(n-1)

递归的实现

函数 + 分支语句

  • 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

递归的调用过程

n=5 n=4 n=3

n=5

def fact(n):

if n == 0 :

return 1

n=4

def fact(n):

if n == 0 :

return 1

n=3

def fact(n):

if n == 0 :

return 1

fact(5)

递归调用

120

else :

return n*fact(n-1)

else :

24 return n*fact(n-1)

else :

6 return n*fact(n-1)

 

n=0

def fact(n):

if n == 0 :

return 1

else :

n=0

1

n=1

def fact(n):

if n == 0 :

return 1

else :

n=1

1

n=2

def fact(n):

if n == 0 :

return 1

else :

return n*fact(n-1)

return n*fact(n-1)

return n*fact(n-1)

 

函数递归实例解析

字符串反转

将字符串s反转后输出

  • 函数 + 分支结构
  • 递归链条
  • 递归基例

def rvs(s):

if s == "" :

return s

else :

return rvs(s[1:])+s[0]

斐波那契数列

一个经典数列

斐波那契数列

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

  • 函数 + 分支结构
  • 递归链条
  • 递归基例

def f(n):

if n == 1 or n == 2 :

return 1

else :

return f(n-1) + f(n-2)

汉诺塔

A B C

  • 函数 + 分支结构
  • 递归链条
  • 递归基例

汉诺塔

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)

A B C

count = 0

汉诺塔

>>> 1:A->C

2:A->B

def hanoi(n, src, dst, mid):

"C", "B")

1:C->B

3:A->C

1:B->A

2:B->C

1:A->C

7

 

 

 

模块4: PyInstaller库的使用

 

PyInstaller库基本介绍

PyInstaller库概述

将.py源代码转换成无需源代码的可执行文件

  • Windows (exe文件)
  • Linux
  • Mac OS X

PyInstaller库概述

PyInstaller库是第三方库

PyInstaller库的安装

(cmd命令行) pip install pyinstaller

 

PyInstaller库使用说明

简单的使用

 

PyInstaller库常用参数

参数

描述

-h

查看帮助

--clean

清理打包过程中的临时文件

-D, --onedir

默认值，生成dist文件夹

-F, --onefile

在dist文件夹中只生成独立的打包文件

-i <图标文件名.ico>

指定打包程序使用的图标(icon)文件

使用举例

pyinstaller –i curve.ico –F SevenDigitsDrawV2.py

 

 

实例8: 科赫雪花小包裹

"科赫雪花小包裹"问题分析

高大上的分形几何

- 分形几何是一种迭代的几何图形，广泛存在于自然界中

科赫雪花

科赫曲线，也叫雪花曲线

科赫雪花绘制

用Python绘制科赫曲线

每分隔一次为一阶

"科赫雪花小包裹"实例讲解(上)

科赫雪花小包裹(上)

科赫曲线的绘制

#KochDrawV1.py

import turtle

def koch(size, n):

if n == 0:

turtle.fd(size)

else:

科赫雪花小包裹(上)

科赫曲线的绘制

  • 递归思想：函数+分支
  • 递归链条：线段的组合

for angle in [0, 60, -120, 60]:

turtle.left(angle) koch(size/3, n-1)

- 递归基例：初识线段

#KochDrawV1.py

import turtle

def koch(size, n):

if n == 0:

turtle.fd(size)

else:

科赫雪花小包裹(上)

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) # 3阶科赫曲线，阶数

turtle.hideturtle() main()

科赫曲线的绘制

#KochDrawV2.py

import turtle

def koch(size, n):

…(略)

def main():

turtle.setup(600,600) turtle.penup() turtle.goto(-200, 100) turtle.pendown()

turtle.pensize(2)

科赫雪花小包裹(上)

科赫曲线的绘制

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()

科赫雪花的绘制

#KochDrawV2.py

import turtle

def koch(size, n):

…(略)

def main():

turtle.setup(600,600) turtle.penup() turtle.goto(-200, 100) turtle.pendown()

turtle.pensize(2)

科赫雪花小包裹(上)

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()

科赫雪花小包裹(下)

pyinstaller –i curve.ico –F KochDrawV2.py

- 对编写后的科赫雪花代码进行打包处理

科赫雪花小包裹(下)
import turtle
#KochDrawV2.py"科赫雪花小包裹"举一反三

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()

举一反三

绘制条件的扩展

  • 修改分形几何绘制阶数
  • 修改科赫曲线的基本定义及旋转角度
  • 修改绘制科赫雪花的基础框架图形

举一反三

分形几何千千万

  • 康托尔集、谢尔宾斯基三角形、门格海绵…
  • 龙形曲线、空间填充曲线、科赫曲线…
  • 函数递归的深入应用…

 

=

 

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转载自blog.csdn.net/qq_38677310/article/details/82183756
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