可以復(fù)用的代碼課件-2024-2025學(xué)年高一上學(xué)期高中信息技術(shù)必修一第2單元教科版

2.4可以復(fù)用的代碼-垃圾分類高一信息技術(shù)

上學(xué)期

第2單元編程計算知識回顧

分支結(jié)構(gòu)：根據(jù)不同的條件判斷來決定程序執(zhí)行走向的結(jié)構(gòu)，可以使用if分支語句實現(xiàn)。if條件表達(dá)式1：

語句塊1elif條件表達(dá)式2：

語句塊2……elif條件表達(dá)式N：

語句塊Nelse:

語句塊N+1if條件表達(dá)式：

語句塊1if條件表達(dá)式：

語句塊1else:語句塊2單分支雙分支多分支思維導(dǎo)圖2.4可以復(fù)用的代碼-垃圾分類

假設(shè)，你是一位編程元宇宙的“垃圾分類廠”廠長，現(xiàn)在工廠初創(chuàng)，還是“人工”分揀，假設(shè)人員一次性最多分類三種垃圾。請你打開“導(dǎo)入程序”，說一下這段代碼給你什么感覺？“垃圾分類廠”初創(chuàng)困境情景1.代碼重復(fù)、冗長2.書寫、閱讀起來效率低下

我們編寫的程序代碼中有許多功能是相似甚至完全相同的，這時可以考慮代碼復(fù)用的方法提高程序的效率。在用算法解決問題的過程中，經(jīng)常采用模塊化程序設(shè)計思想，將問題分解成若干個子問題，并用相對獨(dú)立的程序段來針對性的解決各個子問題，提高程序設(shè)計的效率。對于常用的程序代碼，以模塊化的形式進(jìn)行保存，需要時可重復(fù)調(diào)用。在Python中，主要利用函數(shù)、模塊等方式實現(xiàn)模塊化程序設(shè)計。設(shè)計思想函數(shù)是一段具有特定功能的、可復(fù)用的語句組，用函數(shù)名來表示并通過函數(shù)名進(jìn)行功能調(diào)用。每次使用函數(shù)可以提供不同的參數(shù)作為輸入，以實現(xiàn)對不同數(shù)據(jù)的處理；函數(shù)執(zhí)行后，還可以反饋相應(yīng)的處理結(jié)果。函數(shù)能夠完成特定功能，與黑盒類似，對函數(shù)的使用不需要了解函數(shù)內(nèi)部實現(xiàn)原理，只要了解函數(shù)的輸入輸出方式即可。函數(shù)的定義使用函數(shù)主要有兩個目的：降低編程難度和代碼復(fù)用。函數(shù)是一種功能抽象，利用它可以將一個復(fù)雜的大問題分解成一系列簡單的小問題，然后將小問題繼續(xù)劃分成更小的問題，當(dāng)問題細(xì)化到足夠簡單時，就可以分而治之，為每個小問題編寫程序，并通過函數(shù)封裝，當(dāng)各個小問題都解決了，大問題也就迎刃而解。這是一種自頂向下的程序設(shè)計思想。函數(shù)可以在一個程序中的多個位置使用，也可以用于多個程序，當(dāng)需要修改代碼時，只需要在函數(shù)中修改一次，所有調(diào)用位置的功能都更新了，這種代碼復(fù)用降低了代碼行數(shù)和代碼維護(hù)難度。函數(shù)的作用……print()input()range()思考：我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了哪些函數(shù)？類別函數(shù)舉例系統(tǒng)函數(shù)（即函數(shù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，是程序設(shè)計語言或操作系統(tǒng)提供給用戶的一系列已經(jīng)編制好的程序）數(shù)學(xué)運(yùn)算類min()：求最小值max()：求最大值abs()：求絕對值sqrt()：求平方根pow()：求冪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換類int()：轉(zhuǎn)換成整型float()：轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)型str()：轉(zhuǎn)換成字符型bool()：轉(zhuǎn)換成布爾型字符串操作類len()：求字符串的長度mid()：字符串中間截取輸入輸出類input()：輸入函數(shù)print()：輸出函數(shù)文件操作類open()：打開文件自定義函數(shù)用戶自己編寫的一段程序factorial()、match_num()項目主題設(shè)計“垃圾分揀機(jī)”010203基礎(chǔ)任務(wù)1：打造“垃圾分揀機(jī)”樣機(jī)基礎(chǔ)任務(wù)2：打造“垃圾分揀機(jī)1.0”基礎(chǔ)任務(wù)3：打造“垃圾分揀機(jī)2.0”04進(jìn)階任務(wù)4：打造“新垃圾添加機(jī)”05拓展任務(wù)5：綜合“垃圾分揀機(jī)”Python目前還沒有能實現(xiàn)“垃圾分揀機(jī)”邏輯的內(nèi)置函數(shù)。所以，我們要定義一個專屬的“垃圾分揀機(jī)”函數(shù)。01打造“垃圾分揀機(jī)”樣機(jī)基礎(chǔ)任務(wù)

函數(shù)一般包括函數(shù)名、參數(shù)、返回值和函數(shù)體等四部分。其中，函數(shù)名和函數(shù)體是必不可少的，參數(shù)和返回值可根據(jù)需要進(jìn)行定義。

首先，我們先來定義一個無參數(shù)、無返回值的自定義函數(shù)。01打造“垃圾分揀機(jī)”樣機(jī)基礎(chǔ)任務(wù)def

函數(shù)名():

語句或語句組

函數(shù)體def關(guān)鍵字（define的縮寫），它是自定義函數(shù)的固定格式函數(shù)名需要遵守一定的命名規(guī)則，“見名知意”函數(shù)體要縮進(jìn)，體現(xiàn)函數(shù)具備什么功能函數(shù)的定義和調(diào)用程序執(zhí)行時由于def塊中的代碼不是主程序的一部分，因此會跳過該段代碼，從主程序的第一行開始運(yùn)行。在遇到函數(shù)的調(diào)用語句時，轉(zhuǎn)到函數(shù)中的第一行代碼開始執(zhí)行。先定義后調(diào)用函數(shù)的定義和調(diào)用函數(shù)的執(zhí)行流程：先創(chuàng)建函數(shù)；執(zhí)行代碼直到調(diào)用函數(shù)；所謂調(diào)用函數(shù)就是使用這個函數(shù)。調(diào)用函數(shù)的語法：函數(shù)名()調(diào)用函數(shù)以后執(zhí)行函數(shù)內(nèi)部的代碼塊。01打造“垃圾分揀機(jī)”樣機(jī)基礎(chǔ)任務(wù)

打開“垃圾分揀機(jī)樣機(jī)”半成品程序，小組合作補(bǔ)全代碼，并調(diào)用該函數(shù)，輸出結(jié)果如下：

觀察程序發(fā)現(xiàn)并沒有真正的實現(xiàn)代碼復(fù)用，下面我們將樣機(jī)進(jìn)行升級。

我們逐步升級這個“垃圾分揀機(jī)”，給它安裝一個“控制系統(tǒng)”：參數(shù)，然后我們就可以通過參數(shù)來靈活控制分類過程了。02打造“垃圾分揀機(jī)1.0”基礎(chǔ)任務(wù)def

函數(shù)名(形式參數(shù)):

語句或語句組

在Python中，參數(shù)是函數(shù)要接收并對其進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)。形參（形式參數(shù)）：函數(shù)定義時的參數(shù)，實際上就是變量名。實參（實際參數(shù)）：函數(shù)調(diào)用時的參數(shù)，實際上就是變量的值?！咀⒁狻亢瘮?shù)的參數(shù)可以是零個，一個，也可以是多個，當(dāng)有多個參數(shù)時，各個參數(shù)之間用逗號隔開。先定義后調(diào)用函數(shù)名(實際參數(shù))參數(shù)傳遞要一一對應(yīng)02打造“垃圾分揀機(jī)1.0”基礎(chǔ)任務(wù)

打開“垃圾分揀機(jī)１.０”半成品程序，小組合作將程序修改為帶參數(shù)的自定義函數(shù)，并調(diào)用該函數(shù)，輸出結(jié)果如下：函數(shù)的返回值03打造“垃圾分揀機(jī)2.0”基礎(chǔ)任務(wù)

return語句的功能是從函數(shù)內(nèi)部返回值。咱們再進(jìn)工廠，完善一下我們的“垃圾分揀機(jī)”，給它增加一個“垃圾出口”，打造“垃圾分揀機(jī)2.0”。def

函數(shù)名(形式參數(shù)):

語句或語句組

return

返回值函數(shù)體函數(shù)名（實際參數(shù)）先定義后調(diào)用參數(shù)傳遞要一一對應(yīng)03打造“垃圾分揀機(jī)2.0”基礎(chǔ)任務(wù)

return語句的功能是從函數(shù)內(nèi)部返回值。咱們再進(jìn)工廠，完善一下我們的“垃圾分揀機(jī)”，給它增加一個“垃圾出口”，打造“垃圾分揀機(jī)2.0”。

打開“垃圾分揀機(jī)2.０”半成品程序，小組合作將程序修改為帶參數(shù)和返回值的自定義函數(shù)，并調(diào)用該函數(shù)，輸出結(jié)果如下：函數(shù)的返回值函數(shù)的執(zhí)行過程函數(shù)體實際參數(shù)返回值函數(shù)名形式參數(shù)執(zhí)行過程：程序執(zhí)行時由于def塊中的代碼不是主程序的一部分，因此會跳過該段代碼，從主程序的第一行name1="玻璃瓶"開始運(yùn)行。在遇到函數(shù)的調(diào)用語句classify(name1)時，轉(zhuǎn)到函數(shù)中的第一行代碼開始執(zhí)行。函數(shù)運(yùn)行時，變量name會被賦值為"玻璃瓶"。函數(shù)執(zhí)行完成返回"可回收垃圾"，然后回到語句classification=classify(name1)，將返回值賦給變量classification，因此classification="可回收垃圾"，最后輸出玻璃瓶屬于可回收垃圾。04打造“新垃圾添加機(jī)”進(jìn)階任務(wù)

打開“新垃圾添加機(jī)”半成品程序，小組合作完善程序，并調(diào)用該函數(shù)，實現(xiàn)添加新垃圾的功能。05綜合“垃圾分揀機(jī)”拓展任務(wù)

至此，組裝“垃圾分揀機(jī)”所需的所有零件都已經(jīng)完成了，再組裝這些零件，就能完成成品的“垃圾分揀機(jī)”了，請同學(xué)們小組合作探究完成。算法流程圖如下：課堂小結(jié)def

函數(shù)名(形式參數(shù)):

語句或語句組

return

返回值函數(shù)體函數(shù)名（實際參數(shù)）先定義后調(diào)用參數(shù)傳遞要一一對應(yīng)函數(shù)名：同變量命名規(guī)則，要“見名知意”參數(shù)：用于向函數(shù)傳遞值的，參數(shù)傳遞要對應(yīng)函數(shù)體：要縮進(jìn)，體現(xiàn)函數(shù)具備什么功能返回值：將表達(dá)式的值返回給調(diào)用者參數(shù)、返回值可0個或多個，如多個以逗號分隔下節(jié)預(yù)告

同學(xué)們運(yùn)行“垃圾分揀機(jī)”程序，允許添加新的垃圾，每次重新運(yùn)行程序，用戶上次輸入的新垃圾和分類沒有保存，請思考一下這是什么原因造成的？原因：列表更新只在內(nèi)存中，每次運(yùn)行都會重新初始化列表。如果需要在程序重啟后仍然保留這些分類信息，需要將數(shù)據(jù)寫入文件，并在程序啟動時從文件中讀取