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=1for i in range(1,n+1):s*=ireturn 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=1for i in range(1,n+1):s*=ireturn 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=1for i in range(1,n+1):s*=ireturn 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=1for i in range(1,n+1):s*=ifor item in b:s*=itemreturn 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=1for i in range(1,n+1):s*=ireturn 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=1for i in range(1,n+1):s*=ireturn 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=1for i in range(1,n+1):s*=ireturn 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=1for i in range(1,n+1):s*=ireturn 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sfor i in range(1,n+1):s*=ireturn 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 1else: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 selse: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==2return 1else: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 countif n==1:print("{}:{}->{}".format(1,src,dst))count +=1else:hanoi(n-1,src,mid,dst)print("{}:{}->{}".format(n,src,dst))count +=1hanoi(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 = afor i in b:m *= ireturn mprint(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 stepsif n == 1:steps += 1print("[STEP{:>4}] {}->{}".format(steps, src, des))else:hanoi(src, mid, des, n-1)steps += 1print("[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 randomdef genpwd(length):a = 10**(length-1)b = 10**length - 1return "{}".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 Falsereturn Truen = eval(input())
n_ = int(n)
n_ = n_+1 if n_ < n else n_
count = 5while count > 0:if prime(n_):if count > 1:print(n_, end=",")else:print(n_, end="")count -= 1 n_ += 1