【笔记】《python语言程序设计》—函数和代码复用
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
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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）
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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
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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)
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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
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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
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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
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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；
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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；
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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；
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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
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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
这个代码注意：
(1) 需要对输入小数情况进行判断，获取超过该输入的最小整数（这里没用floor()函数）；
(2) 对输出格式进行判断，最后一个输出后不增加逗号（这里没用.join()方法）。
【笔记】《python语言程序设计》—Python基本语法元素
