【笔记】《python语言程序设计》—函数和代码复用

作者: Hobbit的理查德 | 来源:发表于2020-03-18 16:47 被阅读0次

一、前言

学习就是一个不断的自下而上，自上而下的过程。

前段时间，学着用python实现网站的数据爬取，隐约get到python的一些语法和用法，感觉就是语法不难，关键在于解决问题的思维。

这是需求驱动后的学习。接下来，就需要对python进行系统地了解。

很早之前搜知乎的时候，就搜到MOOC上的一门《python语言程序设计》课程，讲得很好，而且，我还下载了课件，溜了一遍，感觉就挺有趣的。

趁着有了实战经验，就把这门入门课刷了一遍。果然是门好课！很适合小白入门，并系统学习，整个教学过程循序渐进，深入浅出，提纲挈领，很有意思！

课程是北京理工大学嵩天老师的《python语言程序设计》课程，现在已经开了11次课了。课程每个小视频短则几分钟，最长也不超过20分钟，不容易劝退。每章讲解有复习回顾及小结，在平台python123上有每章的练习和测试，直接反馈结果，激发继续学下去的兴趣。

个人感觉，老师说话速度慢了些，调成了2倍速播放，然后，花了大约3天的时间，把所有的视频，课件，练习和测试都刷了一遍，感觉对python的了解更系统了！

趁热打铁，把每章的知识点和练习、测试再进行整理回顾一下。

以下内容均来自课程：《python语言程序设计》及平台python123，感兴趣的看课程视频，亲自练习，效果更好~

二、知识点

1.函数的定义与使用

函数的理解与定义

①一段具有特定功能的，可重用的语句组

②一种功能的抽象，一般函数表达特定功能

③两个作用：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>
```
④函数定义时，所指定的参数是一种占位符；如果不经过调用，不会被执行；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

①调用是运行函数代码的方式

②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；

函数调用过程.png

函数的参数传递

①函数可以有参数，也可以没有，但必须保留括号；

②函数定义时可以为某些参数指定默认值，构成可选参数；

③函数定义时可以设计可变数量参数，即不确定参数总数量
```
def <函数名>(<参数>,*b):
    <函数体>
    return <返回值>
```

可变参数传递.png

④函数调用时，参数可以按照位置或名称方式传递；

#默认参数m为1
def fact(n,m=1):
    s=1
    for i in range(1,n+1):
        s*=i
    return s//m
#位置传递
fact(10,5)
#名称传递
fact(m=5,n=10)

函数的返回值

①函数可以返回0个或多个结果

②可以有return，也可以没有

③多个返回结果以元组类型呈现

多个返回值.png

局部变量和全局变量

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1.png

②局部变量为组合数据类型且未创建，等同于全局变量

规则2.png

lambda函数

①lambda函数返回函数名作为结果

②lambda函数是一种匿名函数，即没有名字的函数

③使用lambda保留字定义，函数名是返回结果

④lambda函数用于定义简单的、能够在一行内表示的函数

⑤谨慎使用lambda函数：该函数主要用作一些特定函数或方法的参数；该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
```
<函数名>=lambda<参数>:<表达式>
```

2.实例7：七段数码管绘制

绘制效果：

time_paint.gif

import turtle,time
# 绘制数码管间隔
def drawGap():
    turtle.penup()
    turtle.fd(5)
# 绘制单段数码管
def drawLine(draw):
    drawGap()
    turtle.pendown() if draw else turtle.penup()
    turtle.fd(40)
    drawGap()
    turtle.right(90)
# 根据数字绘制七段数码管
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)
# 绘制时间
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(-300)
    turtle.pensize(5)
    drawDate(time.strftime('%Y-%m=%d+',time.gmtime()))
    turtle.hideturtle()
    turtle.done()
main()

3.代码复用与函数递归

代码复用与模块化设计

①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）

②函数和对象（属性和方法）是代码复用的两种主要形式；

③模块化设计：通过函数或对象封装将程序划分为模块及模块间的表达；分而治之；

④紧耦合和松耦合：前者表示两个部分之间交流很多，无法独立存在；后者表示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

①递归：函数定义中调用函数自身的方式；

②两个关键特征：（1）链条：计算过程存在递归链条；（2）基例：存在一个或多个不需要再次递归的基例；
函数递归的调用过程

①递归本身是一个函数，需要函数定义方式描述；

②函数内部，采用分支语句对输入参数进行判断；

③基例和链条，分别编写对应代码；

函数递归实例解析

①字符串反转

#将字符串s反转后输出
#第一种
s[::-1]
#第二种
def rvs(s):
    if s=='':
        return s
    else:
        return rvs(s[1:])+s[0]

②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)

4.模块4：Pyinstaller库的使用

Pyinstaller库基本介绍

①将.py源代码转换成无需源代码的可执行文件；

②第三方库，使用pip install pyinstaller安装；

Pyinstaller库使用说明

①简单使用：（cmd命令行）pyinstaller -F <文件名.py>

②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

举例：

pyinstaller -i curve.ico -F SevenDigitsDrawV2.py

5.实例8：科赫雪花小包裹

描述：科赫曲线，也叫雪花曲线。绘制科赫曲线。获得用户输入的整数N，作为阶，绘制N阶科赫曲线。

下图为3阶科赫曲线。

科赫雪花小包裹.png

import turtle
def koch(size, n):
    if n==0:
        turtle.fd(size)
    else:
        for angel in [0,60,-120,60]:
            turtle.left(angel)
            koch(size/3,n-1)
def main(level):
    turtle.setup(800,800)
    turtle.penup()
    turtle.goto(-200, 100)
    turtle.pendown()
    turtle.pensize(2)
    turtle.hideturtle()
    koch(300,level)
    turtle.right(120)
    koch(300,level)
    turtle.right(120)
    koch(300,level)
    turtle.done() 
try:
    level = eval(input("请输入科赫曲线的阶: "))
    main(level)
except:
    print("输入错误")

三、练习

1. 实例7：七段数码管绘制

同上

2. 实例8：科赫雪花小包裹

同上

3. 任意累积

描述：请根据编程模板补充代码，计算任意个输入数字的乘积。

注意，仅需要在标注...的地方补充一行或多行代码。

def cmul(*b):
    m=1
    for i in b:
        m*=i
    return m
print(eval("cmul({})".format(input())))

4. 斐波那契数列计算

描述：根据编程模板补充代码，计算斐波那契数列的值，具体功能如下：

获取用户输入整数N，其中，N为正整数

计算斐波那契数列的值

如果将斐波那契数列表示为fbi(N)，对于整数N，值如下：

fbi(1)和fbi(2)的值是1，当N>2时，fbi(N) = fbi(N-1) + fbi(N-2)
请采用递归方式编写。

def fbi(n):
    if (n==1) or (n==2):
        f=1
    else:
        f=fbi(n-1)+fbi(n-2)
    return f
n = eval(input())
print(fbi(n))

5.汉诺塔实践

描述：汉诺塔问题大家都清楚，这里不再赘述。

请补充编程模板中代码，完成如下功能：

有三个圆柱A、B、C，初始时A上有N个圆盘，N由用户输入给出，最终移动到圆柱C上。

每次移动步骤的表达方式示例如下：[STEP 10] A->C。其中，STEP是步骤序号，宽度为4个字符，右对齐。

请编写代码，获得输入N后，输出汉诺塔移动的步骤。

输入格式

一个整数

输出格式

每个步骤一行，每行参考格式如下：[STEP 10] A->C

steps = 0
def hanoi(src, des, mid, n):
    global steps
    if n == 1:
        steps+=1
        print("[STEP{:>4}] {}->{}".format(steps, src, des))
    else:
        hanoi(src,mid,des,n-1)
        steps+=1
        print("[STEP{:>4}] {}->{}".format(steps, src, des))
        hanoi(mid,des,src,n-1)
N = eval(input())
hanoi("A", "C", "B", N)

四、测试

1.选择题

以下选项不是函数作用的是：

A 复用代码

B 提高代码执行速度

C 降低编程复杂度
D 增强代码可读性

函数不能直接提高代码执行速度。

下列程序的输出结果为：

def f(a,b):
  a=4
  return  a+b
def main():
  a=5
  b=6
  print(f(a,b),a+b)
main()

A 10 11

B 11 10

C 11 11

D 10 10

这里没有全局变量，都是函数局部变量的运算。

以下关于Python函数说法错误的是：

def func(a,b):
  c=a**2+b
  b=a
  return c
a=10
b=100
c=func(a,b)+a

A 该函数名称为func

B 执行该函数后，变量a的值为10

C 执行该函数后，变量c的值为200

D 执行该函数后，变量b的值为100

这里没有全局变量，请在IDLE中执行代码观察结果。

以下关于函数调用描述正确的是：

A 函数和调用只能发生在同一个文件中

B 自定义函数调用前必须定义

C Python内置函数调用前需要引用相应的库

D 函数在调用前不需要定义，拿来即用就好

函数调用前必须已经存在函数定义，否则无法执行。

Python内置函数直接使用，不需要引用任何模块。

以下关于模块化设计描述错误的是：

A 应尽可能合理划分功能块，功能块内部耦合度低

B 应尽可能合理划分功能块，功能块内部耦合度高

C 高耦合度的特点是复用较为困难

D 模块间关系尽可能简单，模块之间耦合度低

模块内高耦合、模块间低耦合。

以下对递归描述错误的是：

A 递归程序都可以有非递归编写方法

B 书写简单

C 一定要有基例

D 执行效率高

递归不提高程序执行效率。

任何递归程序都可以通过堆栈或队列变成非递归程序（这是程序的高级应用）。

以下关于函数说法错误的是：

A 函数可以看做是一段具有名字的子程序

B 对函数的使用必须了解其内部实现原理

C 函数通过函数名来调用

D 函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组

调用函数不需要知道函数内部实现原理，只需要知道调用方法（即接口）即可。

哪个选项对于函数的定义是错误的？

A def vfunc(*a,b):

B def vfunc(a,b):

C def vfunc(a,*b):

D def vfunc(a,b=2):

def vfunc(a, b) 是错误的定义：a表示可变参数，可变参数只能放在函数参数的最后。

关于return语句，以下选项描述正确的是：

A 函数中最多只有一个return语句

B return只能返回一个值

C 函数可以没有return语句

D 函数必须有一个return语句

函数可以包含0个或多个return语句

以下关于递归函数基例的说法错误的是：

A 递归函数必须有基例

B 递归函数的基例决定递归的深度

C 递归函数的基例不再进行递归

D 每个递归函数都只能有一个基例

每个递归函数至少存在一个基例，但可能存在多个基例。

2.程序设计题

随机密码生成

描述：补充编程模板中代码，完成如下功能：

以整数17为随机数种子，获取用户输入整数N为长度，产生3个长度为N位的密码，密码的每位是一个数字。每个密码单独一行输出。

产生密码采用random.randint()函数

import random
def genpwd(length):
    a=10**(length-1)
    b=10**length-1
    return '{}'.format(random.randint(a,b))
length = eval(input())
random.seed(17)
for i in range(3):
    print(genpwd(length))

连续质数计算

描述：补充编程模板中代码，完成如下功能：

获得用户输入数字N，计算并输出从N开始的5个质数，单行输出，质数间用逗号,分割。

注意：需要考虑用户输入的数字N可能是浮点数，应对输入取整数；最后一个输出后不用逗号。

def prime(m):
    for i in range(2,m):
        if m % i == 0:
            return False
    return True

n = eval(input())
n_ = int(n)
n_ = n_+1 if n_ < n else n_
count = 5

while count > 0:
    if prime(n_):
        if count > 1:
            print(n_, end=",")
        else:
            print(n_, end="")
        count -= 1 
    n_ += 1