Python函数和代码复用

文章目录

• ​​一. 函数的定义和使用​​

• ​​1. 函数的理解与定义​​

• ​​(1). 定义​​
• ​​(2). 作用​​
• ​​(3). 函数分类​​
• ​​(3). 基本语法​​

• ​​2. 函数的使用及调用过程​​

• ​​(1). 函数的调用​​

• ​​1. 调用函数的语法格式：​​
• ​​2. 调用是运行函数代码的方式​​

• ​​(2). 函数调用过程​​

• ​​3. 函数的参数传递​​

• ​​(1). 参数个数​​
• ​​(2). 可选参数传递​​
• ​​(3). 可变参数传递（带有*号的参数）​​

• ​​1. 定义​​
• ​​2. 带有一个*号的参数的基本语法：​​
• ​​3. 带有两个*号的参数的基本语法：​​

• ​​(4). 参数传递的两种方式​​

• ​​方式一：位置传递​​
• ​​方式二：名称传递​​

• ​​(5). 形参和实参的讨论​​

• ​​4. 函数的返回值​​
• ​​5. 局部变量和全局变量​​

• ​​(1). 定义​​
• ​​(2). 使用规则​​

• ​​1. 规则一：局部变量和全局变量是不同的变量​​
• ​​2. 规则二：局部变量为组合数据类型且未创建，等同于全局变量​​

• ​​6. lambda函数​​

• ​​(1). 定义​​
• ​​(2). 语法格式：​​
• ​​(3). 谨慎使用lambda函数​​

• ​​7. 七段数码管的绘制​​

• ​​(1). 基本思路​​

• ​​二. 代码复用与函数递归​​

• ​​1. 代码复用与模块化设计​​

• ​​(1). 把代码当成资源进行抽象​​
• ​​(2). 函数和对象是代码复用的两种主要形式​​
• ​​(3). 模块化设计​​

• ​​1. **分而治之**​​
• ​​2. 紧耦合、松耦合​​

• ​​2. 函数递归的理解​​

• ​​(1). 递归定义：函数定义中调用函数自身的方式​​
• ​​(2). 两个关键特性​​
• ​​(3). 数学归纳法​​

• ​​3. 函数递归的调用过程​​

• ​​(1). 举例​​
• ​​(2). 递归的实现​​
• ​​(3). 递归的调用过程​​

• ​​4. 函数递归实例解析​​

• ​​(1). 字符串反转​​
• ​​(2). 斐波那契数列​​
• ​​(3). 汉罗塔​​
• ​​(4). 科赫雪花​​

• ​​1. 分形几何​​
• ​​2. 用Python绘制科赫曲线​​
• ​​3. 科赫曲线绘制函数​​
• ​​4. 科赫雪花代码​​

一. 函数的定义和使用

1. 函数的理解与定义

(1). 定义

数学中的函数：表示从自变量到因变量之间的一种映射和对应关系
程序设计中的函数也有类似含义，就是把输入经过一定的变化和处理最后得到预定的输出。

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

(2). 作用

降低编码难度

代码复用

代码整洁，易于理解

(3). 函数分类

1. 内置函数
   Python内置了若干常用函数，程序中直接使用

abs()
 len()

1. 标准库函数
   安装Python语言解释器的同时会安装若干标准库函数，通过import导入

math()
 random()

1. 第三方库函数
   Python社区提供许多高质量的库，通过import语句导入

jieba
 numpy
 requests

1. 用户自定义函数
   用户自己定义并使用的函数

(3). 基本语法

在Python中，定义函数语法格式：

def 函数名([形参1，形参2，... ])：
  函数体
  return 返回值

注：

函数体可以使用多个return语句，一旦第一条return语句得到执行，函数立即终止。
return语句可以出现在函数的任何位置。

2. 函数的使用及调用过程

(1). 函数的调用

1. 调用函数的语法格式：

函数名(实参1，实参2，... )

注意：

• 实参在程序运行时，实际传递给函数的数据
• 实参列表与函数定义时的形参列表一一对应
• 函数如果有返回值，则可以在表达式中继续使用
• 函数没有返回值，可以单独作为表达式语句使用

2. 调用是运行函数代码的方式

(2). 函数调用过程

3. 函数的参数传递

函数有以下几种方式将实际参数传递给形式参数：

(1). 参数个数

函数可以有参数，也可以没有，但必须保留括号

基本语法：

def 函数名():
  函数体
  return 返回值

(2). 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
在调用该函数时，如果没有传入对应的实参值，则函数使用声明的默认值参数。

基本语法：

def 函数名(非可选参数, 可选参数=默认值, ... )：
  函数体
  return 返回值

注：必选参数必须要写在可选参数的前面
因为函数调用的时候，默认是按位置传递实际参数的

(3). 可变参数传递（带有*号的参数）

1. 定义

函数定义时可以设计可变数量参数，即不确定参数总数，
意味着允许向函数传递可变数量的参数

2. 带有一个*号的参数的基本语法：

def 函数名(*可变参数)：
  函数体
  return 返回值

注：从该参数之后的所有的参数都被收集为一个元组

3. 带有两个*号的参数的基本语法：

def 函数名(*可变参数)：
  函数体
  return 返回值

注：调用函数时，从该参数之后所有的参数都被收集为一个字典。

def commonMultiple(**d):
    total = 0
    print(d)
    for key in d:
        total += d[key]
    return total

print(commonMultiple(group1=5, group2=20, group3=14, group4=22))
print(commonMultiple(male=5, female=12))

结果：
{'group1': 5, 'group2': 20, 'group3': 14, 'group4': 22}
61
{'male': 5, 'female': 12}
17

(4). 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

方式一：位置传递

函数调用时，实参默认按照位置顺序传递参数，按照位置传递的参数称为位置参数

方式二：名称传递

通过名称（关键字）指定传入的参数，按照名称指定传入的参数称为名称参数

名称传递参数的优点

• 参数意义明确
• 传递的参数与顺序无关
• 如果有多个可选参数，则可以选择指定某个参数值

(5). 形参和实参的讨论

当实参是可变对象类型时，形参将会是该可变对象类型的引用，而不是创建新的类型对象，所以在函数中可以直接修改可变类型对象元素的值

可变对象：列表、字典
不可变对象：整型、浮点型、字符串类型、布尔类型

4. 函数的返回值

• 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
• return可以传递0个返回值，也可以传递任意多个返回值

注：如果需要返回多个值，则可以返回一个元组

5. 局部变量和全局变量

(1). 定义

一个程序中的所有变量并不是在任何位置都可以被访问。访问权限取决于这个变量是在哪里赋值的。每个变量都有自己的作用域，变量的作用域决定了在某些diam段内使用该变量是合法的，在某些代码段内使用是不合法的。

最基本的变量作用域：

• 局部变量
• 全局变量

(2). 使用规则

注：基本数据类型，无论是否重名，局部变量与全局变量不同

在局部变量（包括形参）和全局变量同名时，局部变量屏蔽全局变量，检测局部优先。

1. 规则一：局部变量和全局变量是不同的变量

2. 规则二：局部变量为组合数据类型且未创建，等同于全局变量

6. lambda函数

(1). 定义

• 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

(2). 语法格式：

lambda 参数1， 参数2，....：<函数语句>

其中函数语句的结果为函数的返回值，且只能是一条语句

(3). 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
• 一般情况下，建议使用def定义普通的函数

7. 七段数码管的绘制

(1). 基本思路

• 步骤一：绘制单个数字对应的数码管
• 步骤二：获得一串数字，绘制对应的数码管
• 步骤三：获得当前系统时间，绘制对应的数码管

import turtle
def drawLine(draw):
    turtle.pendown() if draw else turtle.penup()
    turtle.fd(40)
    turtle.right(90)
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)
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('20201026')
    turtle.hideturtle()
    turtle.done()
main()

import turtle, time
def drawLine(draw):
    turtle.pendown() if draw else turtle.penup()
    turtle.fd(40)
    turtle.right(90)
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)
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()

二. 代码复用与函数递归

1. 代码复用与模块化设计

(1). 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). 函数和对象是代码复用的两种主要形式

(3). 模块化设计

1. 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

2. 紧耦合、松耦合

• 紧耦合：两个部分之间交流多，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

2. 函数递归的理解

(1). 递归定义：函数定义中调用函数自身的方式

Python语言中，一个函数既可以调用另一个函数，也可以调用它自己。
如果一个函数调用了它自己，就称为递归

(2). 两个关键特性

• 终止条件：表示递归的结束条件，用于返回函数值，不再递归调用
• 递归步骤：递归步骤把第n步的函数与第n-1步的函数关联

(3). 数学归纳法

3. 函数递归的调用过程

(1). 举例

(2). 递归的实现

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，分别编写对应的代码

(3). 递归的调用过程

4. 函数递归实例解析

(1). 字符串反转

(2). 斐波那契数列

(3). 汉罗塔

(4). 科赫雪花

1. 分形几何

2. 用Python绘制科赫曲线

3. 科赫曲线绘制函数

4. 科赫雪花代码

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)
    # koch(600, 3)    #3阶科赫曲线，阶数
    level = 3   # 代表雪花的阶数
    koch(400, level)
    turtle.right(120)
    koch(400, level)
    turtle.right(120)
    koch(400, level)
    turtle.hideturtle()
    turtle.done()
main()