python学习笔记（5）

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函数的代码和复用

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函数的定义与使用

函数的理解和定义

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

def <函数名>(<参数(0个或多个)>) :
<函数体>
return <返回值>

• 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

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

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>

例：

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>

例：

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>, *b ) :
<函数体>
return <返回值>

例：

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

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

>>> fact( 10,5 )  位置传递
725760
>>> fact( m=5,n=10 )  名称传递
725760

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

局部变量和全局变量

n, s = 10, 100   -n和s是全局变量
def fact(n) :
s = 1   -fact()函数中的n和s是局部变量
for i in range(1, n+1):
s *= i
return s
print(fact(n), s)  -n和s是全局变量

运行结果
>>>
3628800 100

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

n, s = 10, 100
def fact(n) : -fact()函数中s是局部变量,与全局变量s不同
s = 1
for i in range(1, n+1):
s *= i
return s -此处局部变量s是3628800
print(fact(n), s) -此处全局变量s是100

运行结果
>>>
3628800 100

n, s = 10, 100
def fact(n) :
global s  -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
print(fact(n), s)  -此处全局变量s被函数修改

运行结果
>>>
362880000 362880000

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"]  -通过使用[]真实创建了一个全局变量列表ls
def func(a) :
      ls.append(a)  -此处ls是列表类型，未真实创建,则等同于全局变量
      return
func("C")  -全局变量ls被修改
print(ls)

运行结果
>>>
['F', 'f', 'C']

ls = ["F", "f"]  -通过使用[]真实创建了一个全局变量列表ls
def func(a) :
      ls = []   -此处ls是列表类型，真实创建,ls是局部变量
      ls.append(a)
      return  
func("C")   -局部变量ls被修改
print(ls)

运行结果
>>>
['F', 'f']

• 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

<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>
例：

>>> f = lambda x, y : x + y
>>> f(10, 15)
25

>>> f = lambda : "lambda函数"
>>> print(f())
lambda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

实例7: 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

    #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()

绘制漂亮的七段数码管

    #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()

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

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 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

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

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

• 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

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
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

函数递归实例解析

字符串反转
将字符串s反转后输出

>>> s[::-1]

或者递归

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

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

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)

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

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

PyInstaller库使用说明

简单的使用
(cmd命令行) pyinstaller -F <文件名.py>

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
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

科赫曲线，也叫雪花曲线

    #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()