創(chuàng)造新文明

王麗麗

● 情境導(dǎo)入

上期文章提到阿派破解了羊皮卷的咒語。當(dāng)他（她）大聲朗讀出咒語時(shí)，只見一道金光閃現(xiàn)，現(xiàn)出一副金色卡牌。阿派取出第一張卡牌，上面畫了一朵玫瑰。他（她）隨手一揚(yáng)，卡牌就化作了一朵紅玫瑰。

：在這一課中，學(xué)生將了解自定義函數(shù)的作用和創(chuàng)建方法，并利用自定義函數(shù)實(shí)現(xiàn)從一朵到一簇玫瑰花的繪制。學(xué)生還將了解到類的特點(diǎn)，使用類和對(duì)象描述玫瑰的特征。

● 解密玫瑰卡牌——高級(jí)海龜與函數(shù)

在之前的《神秘的圖騰》一文中，我們已經(jīng)了解了Python中海龜畫圖的基本使用方法。如圖1的方法一，利用turtle繪制一朵紅玫瑰。其中的for語句，我們?cè)凇哆^招守護(hù)使》一文中接觸過，在這里利用for i in range（20）語句，實(shí)現(xiàn)繪制20瓣花瓣的效果。另外，circle的語法為turtle.circle（radius， extent=None， steps=None）。參數(shù)radius表示半徑，為正數(shù)時(shí)逆時(shí)針畫圖，負(fù)數(shù)時(shí)順時(shí)針。extent表示圓的弧度，如果缺省則表示畫完整的圓。參數(shù)steps用于設(shè)定邊數(shù)，如果steps為6，則表示畫六邊形，缺省為畫圓。圖1中的t.circle（i，80）表示逆時(shí)針繪制半徑為i、弧度為80的圓弧，這樣就繪制了玫瑰葉子的一條邊緣線。

Python定義函數(shù)使用def關(guān)鍵字，def是define的縮寫，表示“定義”的意思，一般格式如下：

def函數(shù)名（參數(shù)列表）：函數(shù)體

函數(shù)名最好能見名知意，體現(xiàn)函數(shù)的功能，以字母、數(shù)字以及下畫線組成，不能以數(shù)字開始。如圖1的方法二，利用def Rose（）自定義一個(gè)名為Rose的函數(shù)，函數(shù)體即左側(cè)的一大塊代碼塊，注意函數(shù)體要比def縮進(jìn)四個(gè)空格，因?yàn)镻ython使用縮進(jìn)表示結(jié)構(gòu)層次。調(diào)用自定義函數(shù)和調(diào)用內(nèi)建函數(shù)一樣，只需要函數(shù)名和參數(shù)即可。如圖1中的Rose（）表示調(diào)用一次函數(shù)，繪制一朵玫瑰。如果需要反復(fù)多次繪制玫瑰，那我們可以多次調(diào)用自定義函數(shù)來完成快速繪制。

：Python提供了許多內(nèi)建函數(shù)實(shí)現(xiàn)指定功能，如print（）用于屏幕打印。我們也可以自己創(chuàng)建函數(shù)，實(shí)現(xiàn)特定的功能。在函數(shù)體內(nèi)的變量，其作用域只限該函數(shù)內(nèi)，在函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后就不能再用了。函數(shù)是重復(fù)利用代碼、提高效率的一種方式。

● 設(shè)計(jì)玫瑰花簇卡牌——函數(shù)的多次調(diào)用

如果需要繪制50朵玫瑰花，那上文的重復(fù)調(diào)用函數(shù)的方法，顯然還是不方便。我們可以利用for語句來實(shí)現(xiàn)函數(shù)的多次調(diào)用。如上頁圖2，一條for語句繪制50朵玫瑰花，且出現(xiàn)在畫布的隨機(jī)位置。

：結(jié)合函數(shù)和for語句，可以很方便地重復(fù)利用代碼。本例中，除了設(shè)置玫瑰的隨機(jī)位置，還可以試一試隨機(jī)大小、隨機(jī)顏色等，讓運(yùn)行效果更好。

● 表述玫瑰的特征——類和對(duì)象

玫瑰有很多品種，植株生長(zhǎng)的高度也各不相同。如圖3，將所有的玫瑰定義為rose這一類。不同的玫瑰具有各自的特征，如品名（name）和植株高度（height），這就是類的屬性。玫瑰還可以有不同的狀態(tài)，如植株正在生長(zhǎng)（grow），這就是類的方法。

依據(jù)花朵大小來分類，玫瑰一般可分為：蔓性種、迷你種、中輪種和大輪種。我們可以在玫瑰（rose）這一父類下創(chuàng)建四個(gè)子類。其中的“大輪種（Hybrid）”這一子類的玫瑰，又有著不同的花朵顏色（color）屬性，而且花朵可能處在不同的狀態(tài)，如正在綻放（bloom）。

：類是具有相似屬性和方法的對(duì)象的集合。一個(gè)對(duì)象就是某個(gè)類的實(shí)例。每個(gè)對(duì)象的屬性值，根據(jù)對(duì)象的不同而不同，如不同品種的玫瑰花的顏色可能不同。通過類的創(chuàng)建，將事物分類，在編程時(shí)，更符合人的認(rèn)知習(xí)慣，且結(jié)構(gòu)清晰，易于維護(hù)。

接下來，在Python中代碼實(shí)現(xiàn)。首先，所有的玫瑰可以定義為一個(gè)類。如圖4，利用class關(guān)鍵字來定義類，后面跟上類名rose。然后，定義基本屬性，即品名（name）和植株高度（height）。再定義一個(gè)名為__init__（ ）的特殊方法，在類的實(shí)例化操作時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)用該方法。接著，將玫瑰的生長(zhǎng)狀態(tài)定義為grow方法。這里，我們用簡(jiǎn)單的print函數(shù)輸出玫瑰的當(dāng)前狀態(tài)。如果有需要，還可以嘗試其他效果。

：與定義一般的函數(shù)不同，定義類方法必須包含參數(shù)self，而且self為第一個(gè)參數(shù)，代表類的實(shí)例。self參數(shù)可以從類中的一個(gè)函數(shù)調(diào)用類中或者父類中的另外一個(gè)函數(shù)。此外，Python支持參數(shù)的格式化輸出。如圖4，%s是字符串對(duì)應(yīng)的格式通配符，%d是數(shù)值整型對(duì)應(yīng)的格式通配符。

依據(jù)圖3的分類，繼續(xù)創(chuàng)建子類hybrid（大輪種）。當(dāng)然，大輪種和其他三類都屬于rose類，因此均繼承了父類rose的特征。同時(shí)，它又具備自己的特征，如顏色屬性（如圖5）。

：現(xiàn)在，我們已經(jīng)創(chuàng)建了兩個(gè)類。注意在定義子類hybrid時(shí)，需要在類的參數(shù)（括號(hào)中）注明父類rose的名稱，表明隸屬關(guān)系。這樣，子類可以繼承父類的特征。

將hybrid類“實(shí)例化”后，就得到了一個(gè)對(duì)象。如圖6，flower1屬于hybrid類的一朵玫瑰，品名是“卡羅拉”，植株高度為90厘米，顏色為紅色。同一個(gè)類，還可以創(chuàng)建多個(gè)對(duì)象，如通過實(shí)例化產(chǎn)生其他玫瑰，有不同的顏色和高度等特征。

最后，運(yùn)行程序，效果如圖7。

● 設(shè)計(jì)新卡牌

之后的卡牌牌面都是空白，你可以利用類和函數(shù)來設(shè)計(jì)新卡牌，快速建造其他物品，創(chuàng)造一個(gè)新的文明世界。