【Python程序设计(五)】函数和代码复用

1 函数的定义与使用

函数可以有参数，也可以没有，但必须保留括号：

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

1.1 函数的参数传递

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>

>>> 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，使用 *b 实现

• def <函数名>(<参数>, *b) :
  　　<函数体>
  　　return <返回值>

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

>>> fact(5, 2)
240
>>> fact(5, 2, 2, 5)
2400

参数传递两种方式：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

1.2 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

>>> 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

1.3 局部变量和全局变量

• 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

局部变量为组合数据类型且未创建，等同于全局变量

1.4 lambda函数

• 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

example:

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

2 实例: 七段数码管绘制

• 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

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 drawDight(dight):       #根据数字绘制七段数码管
    drawLine(True) if dight in [2,3,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if dight in [0,1,3,4,5,6,7,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if dight in [0,2,3,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if dight in [0,2,6,8] else drawLine(False)
    turtle.left(90)
    drawLine(True) if dight in [0,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if dight in [0,2,3,5,6,7,8,9] else drawLine(False)
    drawLine(True) if dight in [0,1,2,3,4,7,8,9] else drawLine(False)
    turtle.left(180)
    turtle.penup()
    turtle.fd(20)
def drawDate(data):         #data为日期，格式为 '%Y-%m=%d+'
    turtle.pencolor("red")
    for i in data:
        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("green")
            turtle.fd(40)
        elif i == '+':
            turtle.write("日", font = ("Arial", 18, "normal"))
        else:
            drawDight(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(time.strftime("%Y-%m=%d+", time.gmtime()))
    turtle.hideturtle()
    turtle.done()
    
main()

运行结果：

3 函数递归

递推需要递归公式和递归结束条件

3.1 实例1：字符串反转

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

3.2 实例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)

3.3 实例3：汉诺塔问题

求解过程如下：
如果 n=1，则将这一个盘子直接从 A 柱移到 C 柱上
如果 n>1，则执行以下 3 步：

1. 用 C 柱做缓冲，将 A 柱上的 (n-1) 个盘子移到 B 柱上
2. 将 A 柱上最后一个盘子直接移到 C 柱上。
3. 用 A 柱做缓冲，将 B 柱上的 (n-1) 个盘子移到 C 柱上。

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", "C", "B")
print(count)

4 PyInstaller 库的使用

功能：PyInstaller 库可以将 .py 源代码转换成无需源代码的可执行文件

PyInstaller 库的安装：(cmd 命令行) pip install pyinstaller

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

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

example：使用图标 curve.ico 作为可执行文件的图标

• pyinstaller –i curve.ico –F SevenDigitsDrawV2.py

5 实例: 科赫雪花小包裹

import turtle
def koch(size, n):
    if n == 0:              # 0阶时是一条直线
        turtle.fd(size)
    else:                   # 多阶时，分别针对4段绘制n-1阶科赫曲线
        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()

运行结果：

6 小结

函数的定义与使用

• 使用保留字 def 定义函数，lambda 定义匿名函数
• 可选参数(赋初值)、可变参数 (*b)、名称传递
• 保留字 return 可以返回任意多个结果
• 保留字 global 声明使用全局变量，一些隐式规则