python第五讲：函数与代码复用

函数

4.1函数的定义与使用

4.1.1 函数的理解与定义

定义：函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组。

作用：降低编程难度、代码复用

def <函数名> (<参数(零个或多个)>):
    <函数体>
    return<返回值>

特点：函数定义时，所指定参数为占位符，参数是输入，参数体为处理，结果为输出（IPO)

​ 函数定义后，如果结果不经调用，则不会执行

实例：计算n!

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

4.1.2 函数的使用及调用

定义：是运行代码的方式，调用时要给出实际参数，用实际参数替换给定参数

方法：将 fact(X)带入即可

4.1.3 函数的参数传递

特点：无论函数是否具有参数，都必须有（）

def fact():
    print("...")

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> (<非可选函数>,<可选函数>):
    <函数体>
    return<返回值>

实例：计算n!//m

def fact(n,m=1):
    s=1
    for i in range (1,n+1):
        s*=i
    return s//m

实例：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

函数调用时参数可以按照位置或者名称方式传递：

fact(m=5,n=10)或者fact(5,10)

4.1.4 函数返回值

定义：返回零个或者多个结果，return保留字来传递返回值

特征：返回值可以有也可以无

return n//m,n,m

(10,5,3)

4.1.5局部变量及全局变量

局部变量：函数内部的变量

全局变量：服务于整个函数的变量

特征：1.局部变量和全局变量是不同的两种变量，局部变量是占位符，与全局变量可能重名但是不相同，运算结束后，局部变量被释放，也可使用global保留字在函数中用全局变量。

​ 2.局部变量为组合数据类型且未创建时，等同于全局变量。

局部变量实例：

n,s=10,100
def fact(n):
    s=1
    for i in range (1,n+1):
        s*=i
    return s
print(fact(n),s)

全局变量实例：

n,s=10,100
def fact(n):
    global s
    for i in range (1,n+1):
        s*=i
    return s
print(fact(n),s)

局部变量可以用作全局变量实例：

ls=["f","F"]
def func(a):
    ls.append(a)
    return
func("C")
print(ls)

4.1.6 lambda函数

定义：返回函数名作为一种结果，是一种匿名函数，用于简单的，用于一行表示的函数。

<函数名>=lambda<函数参数>:<函数表达式>

f=lambda x, y : x+y
f(10,15)

用途：主要用作于特定或方法参数，固定使用形式，建议一般用def定义。

4.2 七段数码管绘制实例

4.2.1 绘制特定数字数码管

要求：首先绘制单个数字对应的数码管，然后获得一串数字绘制响应的数码管

特征：由七个基本线条组成，七段数码管可以由特定的顺序，不同数字显示不同的线条


image.png

image.png

举例：

#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):   #根据数字绘制七段代码管
    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)
def drawDate(date):     #获得需要输出数字
    for i in date:
        drawDigit(eval(i))
def main():
    turtle.setup(800,350,200,200)
    turtle.penup()
    turtle.fd(-300)
    turtle.pensize(5)
    drawDate('20200212')
    turtle.hideturtle()
    turtle.done()
main()

4.2.2 绘制当前时间数字数码管

要求：使用time库获得当前时间，增加年月日标记，年月日不同颜色

举例：

#SevenDigitsDrawV2.py
import turtle,time
def drawGap():
    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(digit):   #根据数字绘制七段代码管
    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)
def drawDate(date):     #获得需要输出数字
    for i in date:
        if i =='-':
            turtle.write('年',font=("Arial",30,"normal"))
            turtle.pencolor("green")
            turtle.fd(40)
        elif i =='=':
            turtle.write('月',font=("Arial",30,"normal"))
            turtle.pencolor("blue")
            turtle.fd(40)
        elif i =='+':
            turtle.write('日',font=("Arial",30,"normal"))
        else:
            drawDigit(eval(i))
def main():
    turtle.setup(800,350,200,200)
    turtle.penup()
    turtle.fd(-300)
    turtle.pensize(5)
    drawDate(time.strftime("%Y-%m=%d+",time.gmtime()))
    turtle.hideturtle()
    turtle.done()
main()

4.3 代码复用与函数递归

4.3.1 代码复用与模块化设计

定义：将代码当做一种资源进行抽象，使用函数等方法对代码赋予更高意义。

代码复用：同一份代码在需要时可以被重复使用

主要形式：函数、对象

函数：将代码命名，在代码层面建立初步抽象。

对象：属性及方法，<a>.<b>和<a>.<b>()在函数上再次组织抽象

模块化设计：分而治之，通过函数或者对象封装将程序划分为模块及之间的表达。

包括：主程序、子程序、子程序之间的关系

主程序：模块之间的关系

子程序：模块

特点：分而治之的核心是模块化思想，模块化是分而治之、分层抽象、体系化的设计思想。

模块化设计概念：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：两个部分之间交流很少，可以独立存在

模块内部紧耦合，模块之间松耦合

4.3.2 函数递归的理解

特征：链条、基例

链条：计算过程中的递归链条

基例：存在一个或多个不用再次递归的基例

4.3.3 递归的调用过程

image.png

实例：

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

递归函数实现方法：函数和分支语句

递归本身是一个函数，用函数定义式方法描述，函数内部采用分支语句对输入内容进行判断，基例和链条形成对应的代码

4.3.4 递归实例

实例一：字符串反转

字符串切片方法： s[::-1]

递归法：

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

实例二：斐波那契数列

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

实例三：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)
        hanoi(3,"A","B","C")
        print(count)

4.4 PyInstaller库的使用

4.4.1 PyInstaller库简介

定义： PyInstaller库是第三方库，使用前需要额外安装，安装时需要用到pip命令

安装方法：在Windows系统的cmd命令中输入：pip install PyInstaller

4.4.2 PyInstaller库使用

常用参数 用途
-h 查看帮助
--clean 清理打包过程中临时文件
-D,--onedir 生成dist文件夹
-F,--onefile 在dist文件夹中生成独立打包文件
-i<图标文件名.ico> 指定打包应用程序使用的图标（icon）文件

实例：

在windows中cmd体系下输入指令：

PyInstaller -i curve.ico -F SevenDigistDrawV2.py

image.png

4.5 科赫雪花小包裹实例讲解

4.5.1 科赫雪花绘制

分形几何：一种迭代的几何图形，广泛存在与自然界中

科赫曲线：也叫雪花曲线，用于分形的曲线，用python绘制


image.png
image.png

实例：

#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(600,600)
    turtle.penup()
    turtle.goto(-200,100)
    turtle.pendown()
    turtle.pensize(2)
    level=3
    koch(400,level)
    turtle.right(120)
    koch(400,level)
    turtle.right(120)
    koch(400,level)
    turtle.hideturtle()
main()

4.5.2科赫雪花打包

打包：可以使未安装python的计算机打开此实例

实例：

pyinstaller -i curve.ico -F KochDrawV2.py


image.png
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