这一章节包含以下几个内容:函数的定义与使用,代码的复用与递归, PyInstaller库的使用和两个实例——七段数码管绘制 、科赫雪花小包裹。
5.1 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
5.1.1 函数的理解与定义
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>
例:计算 n!
def fact(n) :
s = 1
for i in range(1, n+1):
s *= i
return s
5.1.2 函数的使用及调用过程
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
例:计算 10!
def fact(n) :
s = 1
for i in range(1, n+1):
s *= i
return s
a = fact( 10 )
print(a)
3628800
5.1.3 函数的参数传递
- 无参数传递
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>
- 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: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>, *b ) :
<函数体>
return <返回值>
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
>>> 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 )
725760
>>> fact( m=5,n=10 )
725760
5.1.4 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
for i in range(1, n+1):
s *= i
return s//m, n, m
>>> fact(10,5)
(725760, 10, 5)
>>> a,b,c = fact(10,5)
>>> print(a,b,c)
725760 10 5
5.1.5 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) :
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[]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"]
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']
5.1.6 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>
>>> f = lambda x, y : x + y
>>> f(10, 15)
25
>>> f = lambda : "lambda函数"
>>> print(f())
lambda函数
谨慎使用,一般情况,建议使用def定义的普通函数
5.2 实例:七段数码管绘制时间
- 步骤1: 绘制单个数码管
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
- 步骤2: 获取一段数字,绘制多个数码管
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.setup(800, 350, 200, 200)
turtle.penup()
turtle.fd(-300)
turtle.pensize(5)
drawDate('20181010')
turtle.hideturtle()
turtle.done()
main()
- 步骤3:获得当前系统时间,绘制对应的数码管
import turtle,time
def drawgap():
turtle.penup()
turtle.fd(5)
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)
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(time.strftime('%Y-%m=%d+',time.gmtime()))
turtle.hideturtle()
turtle.done()
main()
5.3 代码复用与函数递归
- 代码复用与模块化设计
- 函数递归的理解
- 函数递归的调用过程
- 函数递归实例解析
5.3.1 代码复用与模块化设计
- 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
5.3.2 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
?! = 1 ? = 0
= ? (? − 1 )! ??ℎ?????? - 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
5.3.3 递归的调用过程
def fact(n):
if n == 0 :
return 1
else :
return n * fact(n-1)
5.3.4 函数递归实例解析
- 1.字符串反转
将字符串s反转后输出
s[::-1]
或
def rvs(s):
if s == "" :
return s
else :
return rvs(s[1:])+s[0]
2.斐波那契数列
= 1 n = 1
F(n) = 1 n = 1
= F(n-1) + F(n-2) n = 2
def f(n):
if n == 1 or n == 2 :
return 1
else :
return f(n-1) + f(n-2)
3.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)
5.4 PyInstaller库的使用
5.4.1 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
5.4.2 PyInstaller库的安装
(cmd命令行) pip install pyinstaller
直到显示如下即完成安装
5.4.3 PyInstaller库使用说明
简单的使用
(cmd命令行) pyinstaller -F <文件名.py>
直到显示即为操作成功
在dist文件夹下可找到
5.4.4 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 |
5.5 实例:科赫雪花小包裹
1.科赫曲线
#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) # 3阶科赫曲线,阶数
turtle.hideturtle()
main()
2.科赫雪花绘制
import turtle
def koch(size, n):
…(略)
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()
———— 本文整理自《Python语言程序设计》
嵩天
北京理工大学