5.1函数的定义与使用
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
def<函数名>(<参数(0个或多个)>)
<函数体>
return<返回值>
案例：计算n！
def fact(n):
s = 1
for i in range(1,n+1)
s* = i
return s
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）
函数的调用
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
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
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>
（可选参数必须在非可选参数之后）
可变参数传递
函数定义时可以设计可变数量参数，及不确定参数总数量
def <函数名>(<参数>,*b):
<函数体>
return<返回值>
函数调用时，参数可以安装位置或名称方式传递 ：
参数传递的两种方式
函数的返回值
- 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r任意多个返回值
局部变量和全局变量：
局部变量和全局变量
举例：
程序说明
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
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保留自定义，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内涵
<函数名> = lambda<参数>:<表达式>
等价于：
def<函数名>(<参数>):
<函数体>
return<返回值>
谨慎使用lambda函数
- lambda函数主要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
5.2七段数码管绘制
turtle绘图体系==>七段数码管绘制
实例讲解（上）
- 步骤1：回执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：获得当前系统的时间，绘制对应的数码管
步骤1：绘制单个数码管 - 七段数码管由七个基本线条组成
- 七段数码管可以有固定顺序
- 不同数字显示不同的线条
绘制一条线：
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)
绘制七条线：
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)
调用函数DrawDigit：根据参数digit来决定如何绘制对应的数字（是否绘制）DrawDate函数：逐一解析字符串中的每一个字符，并且把每一个字符变成对应的数字，去绘制七段数码管
步骤2：获取一段数字，绘制多个数码管：
步骤2
实例讲解（下）
步骤3：获取当前的系统时间，绘制对应的数码管
- 增加七段数码管之间线条间隔
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)
...(略)
- 使用time库获得系统当前时间
- 增加年月日
- 年月日颜色不同
import turtle,time
...(略)
def drawDate(date): #date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）
- 进一步获取当前系统时间
import turtle,time
...(略)
def drawDate(date):
...(略)
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()
举一反三
应用问题的扩展：
- 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：将大公能变为小功能组合，分而治之
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
5.3代码复用与函数递归
代码复用与模块化设计
代码复用
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
函数是对对象的抽象
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
两个概念：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
数学递归举例
两关键特征
- 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
实现n！递归函数：
def fact(n):
if n==0:
return 1
else:
return n*fact(n-1)
函数递归的调用过程
递归实现：
- 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：
递归函数调用
函数递归实例解析
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(s):
if s=="":
return s
else:
return rvs(s[1:]+s[0]
数学斐波那契数列
斐波那契数列
F(n)=F(n-1)+F(n-2)
def f(n)
if n == 1 or n == 2
return 1
else:
return f(n-1) + f(n-2)
最经典的问题：汉诺塔问题
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)
（递归过程只关心递归链条。步骤：将n-1个圆盘先从A柱子搬到中间柱子，再将A柱子剩余最后一个柱子搬运到最后一个柱子，最后将中间柱子的n-1个圆盘搬运到最后一个柱子）
5.4 模块4：PyInstaller库基本介绍
pyInstaller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：使用前需要安装额外安装
- 安装第三方库需要使用pip工具
PyInstaller使用说明
| 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 |
5.5科赫雪花小包裹
实例讲解（上）
绘制过程：将一条直线切分成三段，去掉中间一段，然后让中间绘制一个凸起的三角形
曲线绘制：利用递归和海龟绘图体系
#KochDrawV1.py # 定义函数
import turtle
def koch(size, n): # 参数size--长度，n--阶数
if n == 0:
turtle.fd(size)
else:
for angle in [0, 60, -120, 60]: # 绘制第一个科赫曲线
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()
实例讲解（下）
曲线==>雪花（雪花是由对三角形每一个边进行分形、绘制而形成的）
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
- 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
