Python 零基础 快速入门 趣味教程 (咪博士 海龟绘图 turtle) 4. 函数

什么样的程序员才是优秀的程序员?咪博士认为“慵懒”的程序员才是真正优秀的程序员。听起来不合逻辑?真正优秀的程序员知道如何高效地工作,而不是用不止境的加班来完成工作任务。函数便是程序员高效工作的利器之一。

事实上,在前面的教程中,我们已经在使用函数了。例如,我们在每段代码的最后,都会调用 turtle.exitonclick() 函数。exitonclick 函数的作用就是让海龟画完图像之后保持住,不要退出,直到我们点击窗口的时候 (onclick),才退出 (exit)。我们不需要知道函数 exitonclick 具体是怎样实现的,我们只需要在合适的地方调用它,使用它提供的功能就可以了。使用函数便是程序员高效工作的秘密(之一)。

那么,我们要如何定义自己的函数呢?

Python 中,我们使用 def 关键字来定义函数。请看下面这个例子:

def line_without_moving():
    turtle.forward(100)
    turtle.backward(100)

跟在关键字 def 之后的是函数名 line_without_moving。后面,我们就可以用 line_without_moving 这个函数名来调用它了。函数名之后,需要有一个冒号,告诉 python 接下来就是函数的具体内容(称为函数体)。

函数的功能就是通过函数体中的语句来实现的。注意到,函数体中的语句 (第2, 3 行) 和 def 所在的行 (第 1 行) 相比,要往右缩进了一些。Python 正是通过缩进来判断哪些语句是属于函数体中的语句(类似前面教程中谈到的,Python 用缩进来判断哪些语句属于循环体)。通常,我们用 4 个空格符来表示一级的缩进。

好了,让我们仔细看看 line_without_moving 的函数体(第 2, 3 行),看看这个函数实现的是什么功能? turtle.forward(100) 前进 100 个单位距离, turtle.backward(100) 后退 100 个单位的距离,这一进一退,小海龟又回到了原来的位置,这不等于啥也没干吗?No No No!海龟虽然又回到的原来的位置,但它在爬行过程中,会在屏幕上留下痕迹,即画出线条。因此,line_without_moving 这个函数的作用就是让海龟沿着当前方向绘制一条长度为 100 个单位的线条,然后还要回到起始的位置,同时保持龟头的方向不变。

上面的代码,仅仅是定义了函数 line_without_moving。光定义函数是看不到直接的效果的,函数需要被使用(即被调用),函数体中的代码才能被执行,我们才能看到效果。例如,下面的代码,我们在 line_without_moving 函数定义之后,调用了它(第 7, 9, 11, 13 行)。调用方式为函数名之后,跟一个小括号。这样,我们就能看到函数调用之后的效果了。

import turtle
 
def line_without_moving():
    turtle.forward(100)
    turtle.backward(100)
 
line_without_moving()
turtle.right(90)
line_without_moving()
turtle.right(90)
line_without_moving()
turtle.right(90)
line_without_moving()
 
turtle.exitonclick()

运行上面的代码,我们可以看到一个十字型的图案。

image

类似循环可以嵌套一样,函数也可以嵌套。上面画十字型的代码,还可以改写成下面的形式。

import turtle
 
def line_without_moving():
    turtle.forward(100)
    turtle.backward(100)
 
def draw_cross():
    line_without_moving()
    turtle.right(90)
    line_without_moving()
    turtle.right(90)
    line_without_moving()
    turtle.right(90)
    line_without_moving()
 
draw_cross()
 
turtle.exitonclick()

第 7-14 行,定义了一个新的函数 draw_cross。第 16 行,调用 draw_cross 函数画十字,而 draw_cross 函数内部又调用了 line_without_moving 函数(第 8, 10, 12, 14 行),即函数嵌套函数。

进一步观察,我们发现 8-14 行的代码有许多是重复的。第 8, 9 行的代码,重复了 4 次。结合前面咪博士讲的循环,聪明的你是不是已经想到了如何进一步简化代码了呢?下面是咪博士给出的参考代码,是不是和你想的一样呢?

import turtle
 
def line_without_moving():
    turtle.forward(100)
    turtle.backward(100)
 
def draw_cross():
    for i in range(4):
        line_without_moving()
        turtle.right(90)
 
draw_cross()
 
turtle.exitonclick()

【练习】

_images/honeycomb.png

尝试编写函数绘制出蜂窝的图案

【提示】

_images/hexagon.png
  • 蜂窝是由一系列的正六边形构成的,先编写一个绘制正六边的函数,再通过多次函数调用的方式绘制出多个正六边形
  • 设计正六边形函数的时候,要让海龟在画完正六边形之后,再次回到起始的位置,并保持龟头方向不变,这样方便我们拼接多个正六边形构成蜂窝的图案
  • 在考虑如何用多个正六边形构成蜂窝时,请忽略绘制正六边形的细节(请忘记龟头转了几度,海龟前进了多少距离等细节 ),只需要知道海龟在绘制单个正六边形时的旋转方向(顺时针还是逆时针),并且海龟在绘制正六边形之后,会回到起始的位置,并保持龟头方向不变
  • 在函数调用时忽略函数内部的细节,这事实上就是一种抽象的思维,函数不仅是程序员“偷懒”的工具,更是程序员通过抽象思维,实现复杂逻辑的利器

原文链接:http://www.ipaomi.com/2017/11/20/python-零基础-快速入门-趣味教程-咪博士-海龟绘图-turtle-4-函/

推荐阅读更多精彩内容