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- 1. 概要
- 2. 绘制
- 3. 改进
- 4. 计算机的硬件时钟
1. 概要
这是一个绘制七段数码管的实例,用于理解函数及其封装的价值。
数码管是一种价格便宜、 使用简单的发光电子器件,广泛应用在价格较低的电子类产品中,其中,七段数码管最为常用。七段数码管 ( Seven-segment Indicator ) 由 7 段数码管拼接而成,每段有亮或不亮两种情况,改进型的七段数码管还包括一个小数点位置。
2. 绘制
本文将通过turtle库函数绘制七段数码管形式的日期信息。该问题的 IPO 描述如下。
输入:当前日期的数字形式
处理:根据每个数字绘制七段数码管表示
输出:绘制当前日期的七段数码管表示
每个 0 到 9 的数字都有相同的七段数码管样式,因此可以通过设计函数复用数字的绘制过程。进一步,每个七段数码管包括 7 个数码管样式,除了数码管位置不同外,绘制风格一致,也可以通过函数复用单个数码段的绘制过程。这里先给出程序的全部代码:
import turtle, datetime
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)) # 注意: 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(datetime.datetime.now().strftime('%Y%m%d'))
turtle.hideturtle()
main()
上述代码义了 drawDigit() 函数,该函数根据输入的数字 d 绘制七段数码管,结合七段数码管结构,每个数码管的绘制采用如下图的顺序。
绘制起点在数码管中部左侧,无论每段数码管是否被绘制出来,turtle 画笔都按顺序 “画完” 7 个数码管。对于给定数字 d,哪个数码段被绘制出来采用 if-else 语句判断。
drawLine(True) if digit in [2, 3, 4, 5, 6, 8, 9] else drawLine(False)
以上面的这行代码为例,代码采用了单行 if-else 语句,这种语句常用于 if 和 else 分别只有一行语句的情形,如果将其采用普通 if-else 语句表达如下:
if digit in [2, 3, 4, 5, 6, 8, 9]:
drawLine(True)
else:
drawLine(False)
这行代码根据输入的数字判断是否要绘制七段数码管中间的横线,当需要绘制时,调用绘制函数 drawLine(),参数赋值 True;当不需要绘制时,参数赋值 False。根据 0~9 数字结构,对于 2、3、4、5、6、8、9 这些数字需要绘制,否则不需要绘制。为了使输出样式固定,简化设计,当不需要绘制时,turtle 画笔需要抬起。
drawLine() 函数根据输出参数的值 (True 或 False) 决定是否抬起画笔。
为了使代码模块化更好,代码中定义了 drawDate() 函数和 main() 函数。其中,drawDate() 函数将更长数字分解为单个数字,进一步调用 drawDigit() 分别绘制每个数字。main() 函数将启动窗体大小、设置画笔宽度、设置系统时间等功能封装在一起,但 main() 函数并不体现单一功能,这种封装仅从提高代码可读性角度考虑。
程序执行结果如下:
3. 改进
前面的代码给出了最基本的七段数码管绘制程序,从中可以看出,使用函数能大量复用代码,避免相同功能重复编写。此外,函数的好处还体现在对代码的修改方面。能否绘制更有趣的七段数码管呢?
我们对代码进行改进如下:
import turtle, datetime
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(datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m=%d+'))
turtle.hideturtle()
main()
程序执行结果如下:
4. 计算机的硬件时钟
计算机断电再次打开后其系统时间往往是准确的,既然已经断电,计算机如何能准确计时呢?
原来,计算机主板,上有一颗纽扣电池,它负责给硬件时钟供电。这颗纽扣电池往往能用几年,所以,硬件时钟产生的时间都是准确且连续的。计算机的硬件时钟由硬件计时电路组成。当需要使用时间时,操作系统会从硬件时钟中读出时间放入内核给应用软件使用。
🧸这次的分享就到这里啦,继续加油哦^^
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