全国计算机等级考试二级Python（2021年9月）备考笔记 第五天
文章目录
- Python语言程序设计-嵩天老师(MOOC)听课笔记 第5周
-
- 知识点一
-
- 函数的定义
- 函数的调用
- 函数的调用过程
- 参数个数
- 可选参数传递
- 可变参数传递
- 参数传递的两种方式
- 函数的返回值
- 局部变量和全局变量
- lambda函数
- lambda函数的应用
- 实例 七段数码管绘制
-
- 问题分析
- 举一反三
- 知识点二
-
- 代码复用
- 模块化设计
- 递归的定义
- 递归的实现
- 递归的调用过程
- 字符串反转
- 斐波那契数列
- 汉诺塔问题
- 知识点三
-
- PyInstaller库概述
- PyInstaller库的安装
- 简单的使用
- PyInstaller库常用参数
- 使用举例
- 实例 科赫雪花小包裹
-
- 科赫雪花
- 科赫雪花绘制小包裹(上)
- 科赫雪花小包裹(下)
- 举一反三
- 课后练习题
-
- 实例一 七段数码管绘制
- 实例二 科赫雪花小包裹
- 实例三 任意累积
- 实例四 斐波那契数列计算
- 实例五 汉诺塔问题
- 第五周测验题目
-
- 单项选择题
-
- 第一题
- 第四题
- 第六题
- 第八题
- 第九题
- 程序设计题
-
- 第一题 随机密码生成
- 第二题 连续质数计算
Python语言程序设计-嵩天老师(MOOC)听课笔记 第5周
知识点一
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
- 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>
- 案例：计算n!
def fact(n):
s=1
for i in range(1,n+1):
s*=i
return s
- y = f ( x ) y=f(x) y=f(x)
- 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)
函数的调用
- 调用是运行函数代码的方式
def fact(n):
s=1
for i in range(1,n+1):
s*=i
return s
- 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
函数的调用过程
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>
- 计算n!//m
def fact(n,m=1):
s=1
for i in range(1,n+1):
s*=i
return s//m
#例
>>>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>
- 计算n!乘数
def fact(n,*b): # '*b' 可变参数
s=1
for i in range(1,n+1):
s*=i
for item in b:
s*=item
return s
#例
>>>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
#例
>>>fact(10,5)
725760
>>>fact(m=5,n=10)
725760
函数的返回值
- 函数可以返回0个或多个结果
- r e t u r n return 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 r e t u r n return return，也可以没有
- 可以传递0个返回值，也可以传递任意多个返回值
def fact(n,m=1):
s=1
for i in range(1,n+1):
s*=i
return s//m,n,m
#例
>>>fact(10,5)
(725760,10,5) #元组类型
>>>a,b,c=fact(10,5)
>>>print(a,b,c)
725760 10 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): #fact()函数中的n和s是局部变量
s=1
for i in range(1,n+1):
s*=i
return s
print(fact(n),s) #n和s是全局变量
#例
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 g l o b a l global 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=[]
ls.append(a) #此处ls是列表类型,真实创建ls是局部变量
return
func("C") #全局变量ls被修改
print(ls)
- 使用规则
- 基本数学类型，无论是否重名，局部变量与全局变量不同
- 可以通过 g l o b a l global 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>
>>>f=lambda x,y:x+y
>>>f(10,15)
25
>>>f=lambda:"lambda函数"
>>>print(f())
#lambda函数
lambda函数的应用
- 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 七段数码管绘制
问题分析
- 七段数码管绘制
- 需求：用程序绘制七段数码管，似乎很有趣
- 该怎么做呢？
turtle绘图体系 → \rightarrow →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
- 绘制单个数码管
- 七段数码管由7个基本线条组成
- 七段数码管可以有固定顺序
- 不同数字显示不同的线条
- 七段数码管绘制
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
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):
for i in date:
drawDigit(eval(i))
def main():
turtle.setup(800,350,200,200)
turtle.penup()
turtle.fd(-300)
turtle.pensize(5)
drawDate('20181010')
turtle.hideturtle()
turtle.done()
main()
输出结果：
#优化
import turtle
def drawGap(): #绘制数码管间隔
turtle.penup()
turtle.fd(5)
def drawLine(draw): #绘制单段数码管
turtle.pendown() if draw else turtle.penup()
turtle.fd(40)
drawGap()
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):
for i in date:
drawDigit(eval(i))
def main():
turtle.setup(800,350,200,200)
turtle.penup()
turtle.fd(-300)
turtle.pensize(5)
drawDate('20181010')
turtle.hideturtle()
turtle.done()
main()
输出结果：
- 步骤3：获取系统时间，绘制七段数码管
- 使用time库获得系统当前时间
- 增加年月日标记
- 年月日颜色不同
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
turtle.pendown() if draw else turtle.penup()
turtle.fd(40)
drawGap()
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): #data为日期，格式为'%Y-%m=%d+'
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=("Arail",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()
输出结果：
举一反三
- 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
- 应用问题的扩展
- 绘制带小数点的七段数码管
- 带刷新的时间倒计时效果
- 绘制高级的数码管
知识点二
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
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
- 类似数学归纳法
- 数学归纳法
- 证明当n取第一个值 n θ n_{\theta} nθ时命题成立
- 假设当 n k n_k nk时命题成立，证明当 n = n k + 1 n=n_{k+1} n=nk+1时命题也成立
- 递归是数学归纳法思维的编程体现
递归的实现
def fact(n):
if n == 0:
return 1
else:
return n*fact(n-1)
- 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
递归的调用过程
字符串反转
- 将字符串s反转后输出
>>>s[::-1]
- 函数+分支结构
- 递归链条
- 递归基例
def rvs(s):
if s == "":
return s
else:
return rvs(s[1:])+s[0]
斐波那契数列
F(n)=F(n-1)+F(n-2)
- 函数+分支结构
- 递归链条
- 递归基例
def f(n):
if n == 1 or n==2
return 1
else:
return f(n-1)+f(n-2)
汉诺塔问题
- 函数+分支结构
- 递归链条
- 递归基例
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)
#输出结果
1:A->C
2:A->B
1:C->B
3:A->C
1:B->A
2:B->C
1:A->C
7
知识点三
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
如果安装时出现错误"During handling of the above exception, another exception occurred:"，可以参考这位博主的博客https://blog.csdn.net/qq_44838702/article/details/105049833
简单的使用
- (cmd命令行) pyinstaller - F <文件名.py>
PyInstaller库常用参数
使用举例
pyinstaller -i curve.ico -F SevenDigitsDrawV2.py
实例 科赫雪花小包裹
科赫雪花
- 高大上的分型几何
- 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
- 用Python绘制科赫曲线
科赫雪花绘制小包裹(上)
- 科赫曲线的绘制
- 递归思想：函数+分支
- 递归链条：线段的组合
- 递归基例：初始线段
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()
- 科赫曲线的绘制 → \rightarrow →科赫雪花的绘制
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阶科赫曲线，阶数
koch(400,level)
turtle.right(120)
koch(400,level)
turtle.right(120)
koch(400,level)
turtle.hideturtle()
main()
科赫雪花小包裹(下)
pyinstaller -i curve.ico -F KochDrawV2.py
举一反三
- 分形几何千千万
- 康托尔集、谢尔宾斯基三角形、门格海绵…
- 龙形曲线、空间填充曲线、科赫曲线…
- 函数递归的深入应用…
课后练习题
实例一 七段数码管绘制
题目描述：七段数码管是一种展示数字的有效方式。请用程序绘制当前系统时间对应的七段数码管，效果如下：
要去如下：
(1) 使用time库获得系统当前时间，格式如下：20190411
(2) 绘制对应的七段数码管
(3) 数码管风格不限
代码如下:
import turtle as t
import time
def drawGap(): #绘制数码管间隔
t.penup()
t.fd(5)
def drawLine(draw): #绘制单段数码管
drawGap()
t.pendown() if draw else t.penup()
t.fd(40)
drawGap()
t.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)
t.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)
t.left(180)
t.penup()
t.fd(20)
def drawDate(date):
t.pencolor("red")
for i in date:
drawDigit(eval(i))
def main():
t.setup(800, 350, 200, 200)
t.penup()
t.fd(-300)
t.pensize(5)
drawDate(time.strftime('%Y%m%d',time.gmtime()))
t.done()
main()
实例二 科赫雪花小包裹
题目描述：科赫曲线，也叫雪花曲线。绘制科赫曲线。
请补充编程模板中代码，完成功能：获得用户输入的整数N，作为阶，绘制N阶科赫曲线。
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(level):
turtle.setup(600,600)
turtle.penup()
turtle.goto(-200, 100)
turtle.pendown()
turtle.pensize(2)
koch(400,level)
turtle.right(120)
koch(400,level)
turtle.right(120)
koch(400,level)
turtle.hideturtle()
try:
level = eval(input("请输入科赫曲线的阶: "))
main(level)
except:
print("输入错误")
实例三 任意累积
题目描述：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。
输入示例：
1 , 2 , 3 , 4 1,2,3,4 1,2,3,4
输出示例：
24 24 24
def cmul(a, *b):
m = a
for i in b:
m *= i
return m
print(eval("cmul({})".format(input())))
实例四 斐波那契数列计算
题目描述：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：
1.获取用户输入整数 N N N，其中， N N N为正整数
2.计算斐波那契数列的值
如果将斐波那契数列表示为 f b i ( N ) fbi(N) fbi(N)，对于整数 N N N，值如下：
f b i ( 1 ) fbi(1) fbi(1)和 f b i ( 2 ) fbi(2) fbi(2)的值是1，当 N > 2 N>2 N>2时， f b i ( N ) = f b i ( N − 1 ) + f b i ( N − 2 ) fbi(N) = fbi(N-1) + fbi(N-2) fbi(N)=fbi(N−1)+fbi(N−2)
请采用递归方式编写。
输入示例：
4 4 4
输出示例：
3 3 3
代码如下:
def fbi(n):
if n == 1 or n == 2:
return 1
else:
return fbi(n-1) + fbi(n-2)
n = eval(input())
print(fbi(n))
实例五 汉诺塔问题
题目描述：请补充编程模板中代码，完成如下功能：
有三个圆柱 A 、 B 、 C A、B、C A、B、C，初始时 A A A上有 N N 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： [ S T E P 10 ] A − > C [STEP 10] A->C [STEP10]A−>C。其中， S T E P STEP 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 N N后，输出汉诺塔移动的步骤。
输入格式：一个整数
输入示例：4
输出格式：每个步骤一行，每行参考格式如下： [ S T E P 10 ] A − > C [STEP 10] A->C [STEP10]A−>C
输出示例：
[STEP 1] A->C
[STEP 2] A->B
[STEP 3] C->B
[STEP 4] A->C
[STEP 5] B->A
[STEP 6] B->C
[STEP 7] A->C
代码如下:
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)
第五周测验题目
单项选择题
第一题
第四题
第六题
第八题
第九题
程序设计题
第一题 随机密码生成
题目描述：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。
输入示例： 3 3 3
输出示例：
634 634 634
524 524 524
926 926 926
代码如下:
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))
第二题 连续质数计算
题目描述：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。
输入示例： 12 12 12
输出示例： 13 , 17 , 19 , 23 , 29 13,17,19,23,29 13,17,19,23,29
代码如下:
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