场景编程集锦 - 二次元美女学Python

Posted 2023-02-15

第1章 场景描述

白小灵，人如其名，身型娇小，有点古灵精怪，大学动漫专业毕业，是典型的二次元美女。在大四那一年，她遇上了阳光帅气、家境殷实的白马王子小帅，她认定小帅就是自己的菜，随后开始了一段浪漫的校园恋情。走出大学校园的那一年，小灵和小帅步入了婚姻的殿堂，接下来就是怀孕生子，相夫教子，小灵成为了名副其实的全职太太。然而命运没有总是眷顾她，他们的婚姻最终没能跨越七年之痒，小灵重回单身时代。当看到自己大学同学都在动漫产业中打拼多年，找到了自己的位置，有的还小有成就，心生羡慕和嫉妒。争强好胜的小灵不甘沦落为同学眼中的笑柄，痛定思痛，决定归零出发，另选赛道，投身于自己喜爱的IT行业。凭借大学动漫专业深厚的美术功底，小灵成功入职了当地一家IT头部企业，从事前端页面的美工设计。小灵以此为起点，系统地学习了Python、mysql和前端开发技术，期待着有机会从事软件设计和项目开发工作，她执念地认为软件设计就是科技与艺术的完美结合。机遇总是青睐有准备的人，在从事3年网页美工设计之后，她有幸独立承担了寰银学堂网站建设项目的开发任务，具体工作包括前端页面设计和编码、后台Python程序编写、MySQL数据库设计，以及云服务器部署实施。项目投产后，深受客户好评，这个网站一直运行至今。寰银学堂网站项目也成为白小灵的代表作之一，对她而言具有里程碑的意义，在本文的参考资料部分有白小灵代表作的链接，有兴趣的读者可前往围观。

现在白小灵已成为公司软件开发部技术总监，统领着拥有40+多人的软件开发团队。为了全面提升技术团队整体开发和运维能力，增强团队协作精神，为此实施了软件项目设计规范的蓝图项目，其重要内容之一就是统一软件开发团队的编程风格。在蓝图项目中关于Python代码编写风格描述为三种类型：菜鸟版（脚本法）、码农版（函数法）和大牛版（模块法）。其核心理念可以归纳为15个字：拒绝菜鸟版、掌握码农版、推崇大牛版。下面我们就来一探究竟，了解三大经典的编程模板，或许是对Pythoner具有很好的学习与借鉴作用。

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第2章 编程思路

下面我们借助于一个编程案例，介绍和解释菜鸟版、码农版和大牛版等三种编程风格或模板，然后对三种不同的编码风格进行分析和点评。

现将具体的编程案例需求描述如下：

使用Python编写几何图形面积计算器程序。要求从键盘输入相关数据，计算：圆、三角型、矩形、扇形，正方形等5种图形的面积。

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第3章 代码实现

3.1 菜鸟版

下面是菜鸟版的几何图形计算器，取名get_areas1.py，源码如下所示：

"""
  脚本法 get_areas1.py : 几何图形面积计算器
"""

# 计算圆面积
radius = float(input(输入圆的半径：))
area = 3.14 * radius ** 2
print(圆面积：, area)

# 计算三角形面积
bottom = float(input(输入三角形的底：))
height = float(input(输入三角形的高：))
area = bottom * height / 2
print(三角形面积：, area)

# 计算矩形面积
width = float(input(输入矩形宽度：))
height = float(input(输入矩形高度：))
print(矩形面积：, width * height)

# 计算扇形面积
radians = float(input(输入扇形弧度：))
radius = float(input(输入扇形半径：))
area = radians / 360 * 3.14 * radius ** 2
print(扇形面积：, area)

# 正方形面积
width = float(input(输入正方形边长：))
print(正方形面积：, width*width)

3.2 码农版

下面是码农版的几何图形面积计算器的源码，取名get_areas2.py

"""
  函数法 get_areas2.py : 几何图形面积计算器
"""
from math import pi   # ①

def circle_area(radius):   # ②
    """
    功能：计算圆面积
    参数：radius - 圆半径
    """
    area = pi * radius ** 2
    return round(area, 2)

def triangle_area(bottom, height):
    """
    功能：计算三角形面积
    参数：bottom - 底
         height - 高
    """
    area = bottom * height / 2
    return round(area, 2)

def rect_area(width, height):
    """
    功能：计算矩形面积
    参数：width - 矩形的宽度
         height - 矩形的高度
    """
    area = width * height
    return round(area, 2)

def square_area(width):
    """
    功能：计算正方形面积
    参数：width - 正方形边长
    """
    area = rect_area(width, width)
    return round(area, 2)

def sector_area(radians, radius):
    """
    功能：计算扇形面积
    参数：radians - 弧度
         radius - 半径
    """
    area = radians / 360 * circle_area(radius)
    return round(area, 2)

def get_data(prompt):   # ③
    """
    功能：输入一个数字
    """
    while True:
        data = input(prompt)
        try:
            data = float(data)
            break
        except ValueError:
            print(数据错误，重试！)
            continue
    return data

def main():   # ④
    # 计算圆面积
    radius = get_data(输入圆的半径：)
    print(三角形面积：, circle_area(radius))

    # 计算三角形面积
    bottom = get_data(输入三角形的底：)
    height = get_data(输入三角形的高：)
    print(三角形面积：, triangle_area(bottom, height))

    # 计算矩形面积
    width = get_data(输入矩形宽度：)
    height = get_data(输入矩形高度：)
    print(矩形面积：, rect_area(width, height))

    # 计算扇形面积
    radians = get_data(输入扇形弧度：)
    radius = get_data(输入扇形半径：)
    print(扇形面积：, sector_area(radians, radius))

    # 正方形面积
    width = get_data(输入正方形边长：)
    print(正方形面积：, square_area(width))


if __name__ == __main__:   # ⑤
    main()

重要语句说明如下：

语句①使用模块math中定义的pi，要比直接使用常数3.14更好，pi的精度要高得多；

语句②相对于脚本版程序，计算圆面积使用了函数封装，成为独立的调用执行单元，可重用代码；

语句③定义一个具有容错功能的数字输入函数；

语句④定义程序的主入口，通过函数调用的方式计算各种几何图形的面积；

语句⑤是Python程序的标配，可以精准区分Python程序的执行方式；你可通过如下两种方式执行代码，应用场景有所区别：

方式一：

python get_area2.py

这是我们常见的使用方式，此时__name__的值是：__main__，Python解释器将自动执行函数main()。

方式二：

import get_area2 as area

area.circle_area(10)

通过由其他模块导入的方式，__name__的值是：get_area2，取自模块名称。Python计算器此时不再执行main()中的语句。

3.3 大牛版

程序由两个部分组成，一个是基础模块get_area.py，它是存放在Python包areas中的模块；另一个是main.py模块，这是主程序。其中演示了各种图形面积函数的使用方法，特别是多种不同的参数传递方式。

get_area.py 模块代码如下所示：

"""
  模块法 get_areas.py : 几何图形面积计算器核心函数
"""
# 定义模块公共接口
__all__ = [rect_area, circle_area, triangle_area, square_area, sector_area]   # ①

from math import pi

def data_checked(func):   # ②
    """
    功能：数据检测的装饰器
    参数：func - 被装饰函数
    """
    def wrapper(*args):
        try:
            arg_lst = [float(arg) for arg in args]   # ③
            if [arg for arg in arg_lst if arg < 0]:
                raise ValueError   # ④
        except ValueError:   # ⑤
            print(数据有无，请重试！)
            return None
        return func(*arg_lst)
    return wrapper

@data_checked   # ⑥
def circle_area(radius):
    """
    功能：计算圆面积
    参数：radius - 圆半径
    """
    area = pi * radius ** 2
    return round(area, 2)

@data_checked
def triangle_area(bottom, height):
    """
    功能：计算三角形面积
    参数：bottom - 底
         height - 高
    """
    area = bottom * height / 2
    return round(area, 2)


@data_checked
def rect_area(width, height):
    """
    功能：计算矩形面积
    参数：width - 矩形的宽度
         height - 矩形的高度
    """
    area = width * height
    return round(area, 2)


@data_checked
def square_area(width):
    """
    功能：计算正方形面积
    参数：width - 正方形边长
    """
    area = rect_area(width, width)
    return round(area, 2)


@data_checked
def sector_area(radians, radius):
    """
    功能：计算扇形面积
    参数：radians - 弧度
         radius - 半径
    """
    area = radians / 360 * circle_area(radius)   # ⑦
    return round(area, 2)

重要的语句说明如下：

语句①定义对外开放的API函数接口，只有在列表__all__中定义的对象，方可被其它模块访问；

语句②定义的装饰器函数data_checked(func)，它是在调用函数func之前，由Python自动调用。它用于对被装饰函数func的参数进行合法性检查，这里只有数字或者数字字符串才是有效性参数，方能正确执行函数func的功能；

语句③通过列表推导式将参数类型转换为浮点数；

语句④针对参数为负数的情况，生成一个异常ValueError，以便由语句⑤接管处理；

语句⑥使用装饰器data_checked与函数circle_area()建立绑定，以此为函数circle_area()增加参数有效性检测功能；

语句⑦充分利用现存的函数circle_area()，构建新的函数功能。当然你也可以像如下方式，另起炉灶：

area = radians / 360 * pi * radius ** 2

main.py模块代码如下所示：

"""
    main.py : 几何图形面积计算器主程序
"""
from areas.get_area import *    # ①

def enter(prompt, n=1):
    """
    功能：输入n个逗号相隔的数字
    参数：prompt - 提示信息
         n - 输入数字的个数
    """
    while True:
        data_lst = input(prompt).split(,)   # ②
        if len(data_lst) != n:
            continue
        data_lst = [data.strip() for data in data_lst]   # ③
        break

    return data_lst

def main():
    # 计算圆面积
    data = enter(输入园的半径 ：)
    print(圆面积：, circle_area(*data))   

    # 计算三角形面积
    data = enter(输入三角形的底和高，以逗号相间：, 2)
    print(三角形面积：, triangle_area(*data))   # ④

    # 计算矩形面积
    width, height = enter(输入矩形的宽度和高度，以逗号相间：, 2)
    print(矩形面积：, rect_area(width, height))   # ⑤

    # 计算扇形面积
    radians, radius = enter(输入扇形的弧度和半径，以逗号相间：, 2)

    print(矩形面积：, sector_area(radians, float(radius)))   # ⑥

    # 正方形面积
    width, *other = enter(输入正方形的边长：)   # ⑦
    print(正方形面积：, square_area(width))

if __name__ == __main__:
    main()

重要语句说明如下：

语句①从包areas中导入模块get_area.py，仅仅在列表__all__中定义过的接口函数才能在本程序main.py成功调用；

语句②从键盘中输入多个数字，存放在列表data_lst中；

语句③使用列表推导式，过滤data_lst列表中每个数字字符串中包含的空白字符；

语句④中的函数调用triangle_area(*data)，首先使用*data对列表data解包，分解为两个独立的数字字符串，以此作为triangle_area()函数的参数传递；

语句⑤演示了函数rect_area()可以正确接受两个数字字符串为参数；

语句⑥演示了函数sector_area()可以接受数字字符串、浮点数这样的参数；

语句⑦演示了列表解包的过程，获取需要的数据，舍弃无用的部分。

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第4章 代码评价

通过对以上代码分析，现归纳总结如下：

菜鸟版：这种脚本编程方法通常仅适用于代码量较小的开发任务，建议是程序代码量最好不超过30行。否则随着代码行的增加，程序维护工作量也将显著增加，同时这种编码风格通常被认为不很专业，至少可以认定你现在还处在“菜鸟”级别的编程阶段。

码农版：函数编程方式充分体现了软件工程的模块化设计思想，可以提高代码重用效率，有利于程序功能扩展以及后期代码调试和维护，有利于开发团队成员间的协同开发工作。建议每个函数的语句行不超过10行代码。

       大牛版：这种代码模块化组织方式具备了码农版的所有优点，通过Python包、模块和函数来组织项目代码，层次清晰，可维护性强，具有很好的可扩展性，特别适合大项目的团队协作开发。

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第5章 参考资料

通过5+年的职场打拼，白小灵实现了华丽转身。其实象本文中谈及这样励志、成功逆袭的案例数不胜数，不知你如何看待这个问题呢。