05. 函数和代码复用

发表于 更新于 分类于 ，

函数的定义与使用

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
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def 函数名(参数列表):
    """文档字符串（docstring）—— 可选，但强烈建议"""
    函数体
    return 返回值          # 无 return 语句等价于 return None

示例：

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def add(a, b):
    """返回两数之和"""
    return a + b

# 调用方式
result = add(3, 5)      # 位置传参
result = add(a=3, b=5)  # 关键字传参
result = add(b=5, a=3)  # 关键字可乱序

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

函数调用时，参数可以按照位置或名称方式传递
当返回多个则是元组类型

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def fact():
    return 1, 2, 3, 4


i, j, k, m = fact()
print(i, j, k, m)

参数进阶形式

形式 语法 说明
可选参数（默认值参数） def 函数名(必传参, 可选参=默认值): 缺省值在定义阶段只求一次（可变默认值慎用），带默认值的形参必须放在无默认值形参之后
可变位置 def f(*args): 不确定参数总数量，接收多余位置参数成元组
可变关键字 def f(**kwargs): 接收多余关键字参数成字典
仅限关键字 def f(*, x): * 后参数必须关键字传参
仅限位置 def f(x, /, y): / 前参数必须位置传参（3.8+）

局部变量和全局变量

  • 基本数据类型，无论是否重名，局部变量与全局变量不同
  • 可以通过 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

因为 Python 是隐式定义变量, 没有指定初始数据类型, 在方法内定义就成了局部变量, 只有通过 global 区分了

lambda 函数

lambda 函数返回函数名作为结果

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<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>

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

常用函数

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)

  1. 可一次输出任意多个对象，自动调用 str() 转字符串
  2. sep 控制对象间的分隔符（默认空格）
  3. end 控制结尾字符（默认换行）
  4. file 指定输出流（可重定向到文件或 stderr）
  5. flush=True 立即刷新缓冲区（交互/日志常用）

eval 函数

eval(expression, globals=None, locals=None)

把字符串 expression 当成单行 Python 表达式解析并立即执行，返回运算结果；
危险：若字符串来源不可信，相当于直接运行任意代码，生产环境慎用；
安全替代：ast.literal_eval（仅支持字面值）。

input(prompt=None)

阻塞等待用户键盘输入，直到回车，统一返回字符串，即 str；
如需数值需手动 int()/float() 转换

代码复用与函数递归

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

代码复用

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

模块化设计

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(基例 和 链条)

库引用

能够扩充 Python 程序功能

通过 import 保留字完成，形如

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import 模块名            # 导入单个模块
import 模块名1, 模块名2  # 导入多个模块
import 模块名1 as 别名	 # 模块可以起别名

使用方式为 <模块名>.<函数名>(<函数参数>)

通过 from 和 import 保留字共同完成

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from 模块名 import 函数名
from 模块名 import 函数名 as 别名
from 模块名 import *

使用方式为 <函数名>(<函数参数>)

只想要脚本，又想能被导入？

采用“双模式”惯用法：

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# calc.py
def add(a, b):
    return a + b

if __name__ == '__main__':   # 仅当脚本直接运行时进入
    print(add(3, 4))

创建和使用包

  • 含 __init__.py 的目录即包；
  • 可多级点号：import os.path / from urllib.request import urlopen
  • 相对导入（包内部文件用）：
    from . import utils # 同级目录
    from ..config import * # 上级目录（只能用在包内部，且不能被直接运行）

汉罗塔问题

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def haoi(n, src, dst, mid):
    if n == 1:
        print("盘{}:{}->{}".format(1, src, dst))
    else:
        # 前 n-1 个盘通过 dst 盘移到 mid 盘
        haoi(n-1, src, mid, dst)
        # 首盘通过dst移动到mid盘
        print("盘{}:{}->{}".format(n, src, dst))
        # 前n-1个盘通过src盘移到det盘
        haoi(n-1, mid, dst, src)

## haoi(5, 'A', 'C', 'B')

PyInstaller 库的使用

将 .py 源代码转换成无需源代码的可执行文件

  1. 在安装pip前，请确认你 win 系统中已经安装好了 python，和 easy_install 工具，如果系统安装成功，easy_install 在目录C:\Python27\Scripts 下面
  2. 进入命令行，然后把目录切换到 python 的安装目录下的 Script 文件夹下，运行 easy_inatall pip
  3. pip install pyinstaller
  4. (cmd命令行) pyinstaller -F <文件名.py>
    PyInstaller库常用参数

科赫雪花小包裹

科赫曲线也叫雪花曲线。

用 Python 绘制科赫曲线

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import turtle

def koch(size, n):
    if n == 0:
        turtle.forward(size)
    else:
        distance = size / 3
        for angle in (0, 60, -120, 60):
            turtle.left(angle)
            koch(distance, n-1)


turtle.setup(600, 600)
turtle.penup()
turtle.goto(-200, 100)
turtle.pendown()
turtle.pensize(2)

# 阶数
level = 2
# 边长
distance = 400
# 几条边
severalSide = 3

avgAngle = 360 / severalSide
for i in range(severalSide):
    koch(distance, level)
    turtle.right(avgAngle)
turtle.hideturtle()
turtle.done()