这是Python学习笔记系列的第五篇。
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一、引言
函数式编程是提高效率的好办法，因为把一些需要重复执行的代码进行了封装，以后可以重复调用。此外，函数式编程也有助于形成自顶向下的设计思维。打包成exe可执行文件主要是使程序能够在非python环境下也能得到执行，便于程序的分享使用。
二、turtle库：画图
turtle是python自带的标准库，不需要额外安装，可直接import turtle使用。这里以turtle画图作例子，演示函数式编程与打包。
在画图之前，需要了解这个画布呈现的方式。
画布就是一个小窗口，在调用turtle的时候作为画图呈现的平台。在画图中，无论是设置画布的位置大小，还是画图中使用到的画笔，都要使用像素作为单位。画图的第一步就是设置画布的位置。如上图，画布这个小窗口的定位和大小主要利用了四个字参数，startx、starty、width和height。后两者就是画布的宽度和长度，前两者是画布左上角顶点距离屏幕左边和屏幕顶部的距离。
为了准确定位画布，我们需要知道屏幕的width和height。值得注意的是，在程序中屏幕分辨率并不一定是屏幕设置中的参数，显示设置1920*1080的屏幕在这里并不一定就是这一分辨率。因此需要检测。
这里需要调用win32api检测，需要安装pywin32包。（在cmd中执行pip install pywin32）
然后输入：
importwin32api,win32con#需要安装pywin32包print("Width：",win32api.GetSystemMetrics(win32con.SM_CXSCREEN))print("Height：",win32api.GetSystemMetrics(win32con.SM_CYSCREEN))
（注：文中代码界面均可左右移动）
在输出界面可以看到当前屏幕的分辨率：
因此，尽管是1920*1080的屏幕。但是在这里像素只有1280*720。
根据这一分辨率，就可以设置画布了：
t.setup(0.5,0.5,320,180)#DisplaySizeis1280*720,Sothecanvasis640*360t.bgcolor("black")#turtle.setup(width=0.5,height=0.5,startx=None,starty=None)#参数：width,height:输入宽和高为整数时,表示像素;为小数时,表示占据电脑屏幕的比例#(startx,starty):这一坐标表示矩形窗口左上角顶点的位置,如果为空,则窗口位于屏幕中心。
这里将画布设置成640*360，长度宽度各取屏幕一般，然后通过换算使得画布显示在屏幕正中央。画布中，画笔的默认初始状态是这样的：
画笔朝向：右
画笔位置：（0，0）
在画布中，又有一套自己的坐标系，以中心为（0，0）点，右边为正x轴，上方为正y轴。一切效果都是这个画笔实现的，随着画笔的轨迹变动，相应的图画也就产生了。
三、函数式编程: def
对于一些重复性的东西，完全可以用函数封装起来，只需要输入参数，就可以返回对应的结果，这样就可以极大的提高开发效率。在Python中，一个个标准库和第三方库就是大型的函数集合。
比如我要让画笔画出字母“C”，我可以用函数封装起来，只要调用这个函数，输入参数，就能让画笔画出对应的字母，在需要绘画大量字母的时候就省去了每次都要重新编程的冗余工作。
编写函数最重要的就是标准化，并且适应性要强。在不同的场景中，我肯定需要不同大小的字母“C”，那么就要设定参数使得字母“C”可以根据输入的参数变化大小。为了标准化，可以将字母C放置在一个矩形里面，类似于：
统一设定画笔在左下角，朝向右边，以此为起点进行绘制，绘制完毕后回到该点，朝向不变。C可以用半圆表示，为了控制其大小，可以将高度设定为参数x，一切距离用这个x表示，那么整个字母大小就可以等比例控制而不会变形。这里的思路为：
抬起画笔（不留轨迹）——前进0.5x——放下画笔（开始有轨迹）——在该点顺时针画半圆——抬起画笔——顺着轨迹回到0.5x点——返回原点——放下画笔（使画笔回到初始状态）
这样一来，画笔从开始到绘制结束，这个函数调用以后仍然保持了初始状态，可以很好的与下一步进行对接，提高效率。否则，下一个函数调用还要把画笔调整到对应位置，十分麻烦。
对于这个操作，可以命名为C_Image(x=80)。设定的x=80是一个默认参数，如果不输入数字，将会默认为矩形高度为80像素。也可以输入其他数字从而改变字母C的大小。代码如下：
importturtleastdefC_Image(x=80):#python中用def定义函数t.up()#抬起画笔t.fd(0.5*x)#前进0.5x距离t.down()#放下画笔t.circle(0.5*x,-180)#逆时针画半圆t.up()#抬起画笔t.circle(0.5*x,180)#半圆原路返回t.bk(0.5*x)#后退0.5xt.down()#放下画笔
同理，可以设计N_Image(x=80)、I_Image(x=80)等等。
字母N：
importturtleastdefN_Image(x=80):t.left(90)t.fd(x)t.right(180-26.565)t.fd(pow(1.25,0.5)*x)t.left(180-26.565)t.fd(x)t.up()t.left(90)t.fd(0.5*x)t.left(90)t.fd(x)t.left(90)t.down()
字母I：
importturtleastdefI_image(x=80):t.fd(0.5*x)t.bk(0.25*x)t.left(90)t.fd(x)t.right(90)t.fd(0.25*x)t.bk(0.5*x)t.right(90)t.up()t.fd(x)t.left(90)t.down()
至于一些稍复杂的图形绘制，就纯粹是数学问题了。无非是计算出各个“路线”的长度，让画笔按照相应的路径进行绘制。
四、调用函数绘图：main
封装好函数以后，需要一个主程序进行调用，构成最终绘图。这里可以设计一个main函数对各个函数进行调用，构成最终图像。
由于在字母和字母之间经常需要不留轨迹地让画笔前进后退移动，这里就封装了两个函数right_move(x=40)和left_move(x=40)，让画笔抬起——右移（左移）x距离——放下画笔，便于主函数这里挪动画笔位置。
importturtleastdefleft_move(x=40):t.up()t.bk(x)t.down()defright_move(x=40):t.up()t.fd(x)t.down()
主函数可以这样设计：
importturtleastdefmain():# setcanvas.t.setup(0.5,0.5,320,180)#DisplaySizeis1280*720,Sothecanvasis640*360left_move(220)# movethepen.C_Image(x=80)right_move(100)N_Image(x=80)right_move(80)I_image()right_move(80)Love_Image()right_move(130)U_image()t.hideturtle()#hidethepen.t.up()t.setx(150)t.sety(-60)t.color("red")t.write("JerryMei,ECNU.",move=True,align="left",font=("Arial",10,"normal"))# writemyname.t.down()
运行效果：
五、打包为exe可执行文件
重头戏来了。
这样一个程序，在安装python环境中执行也不太容易，比如用pycharm运行还需要设置运行名称，py文件地址，python解释器指定等等。用cmd运行还得打开cmd命令，键入py文件地址等等，还要考虑python有没有放到环境变量里面。
要是能够打包成exe就好了，双击运行，只要是windows终端都可以。
pyinstaller包就提供了这么一种方法，可以把python程序打包成exe可执行文件，极大方便了程序的跨平台运行。
首先需要安装pywin32和pyinstaller包。可以在cmd中用以下命令安装：
pipinstallpywin32pipinstallpyinstaller
安装好以后就可以用cmd键入命令打包文件。命令格式为：
pyinstaller-FD:\Desktop\xxxx.py
回车后，
在运行这条命令的路径下面会生成两个文件夹，一个build是工程文件，可以删除，另一个dist文件夹下面就存放着需要的exe文件。也可以给程序添加图标等等，百度pyinstaller参数设置即可。
需要注意的是，文件路径要求比较高，路径中最好不要出现空格或者中文字符等特殊字符，否则可能会报错。
双击打开exe，会跳出cmd界面，会有一小会延迟，过一会就会开始自动执行。
这样以来，编写的python文件就可以在没有安装python环境的计算机中运行了。当然，需要注意的是这个打包程序应该只适用于比较简单的程序（比如这里的画图），如果涉及大量前端界面交互，或者需要调用较为复杂的接口等，可能无法实现一键打包。
上述python文件完整代码如下：
#!/usr/bin/envpython#-*-coding:utf-8-*-#-------------------------------#Time：/1/2921:23#Author：JerryMei,ECNU#Email：meicczj@#IDE：PyCharm#-------------------------------importtimeimportturtleastimportwin32api,win32con#需要安装pywin32包print(time.strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S:",time.localtime()),"程序开始!")StartTime=time.perf_counter()print("DisplayWidth：",win32api.GetSystemMetrics(win32con.SM_CXSCREEN))print("DisplayHeight：",win32api.GetSystemMetrics(win32con.SM_CYSCREEN))#turtle.setup(width=0.5,height=0.5,startx=None,starty=None)#参数：width,height:输入宽和高为整数时,表示像素;为小数时,表示占据电脑屏幕的比例#(startx,starty):这一坐标表示矩形窗口左上角顶点的位置,如果为空,则窗口位于屏幕中心。defC_Image(x=80):t.up()t.fd(0.5*x)t.down()t.circle(0.5*x,-180)t.up()t.circle(0.5*x,180)t.bk(0.5*x)t.down()defN_Image(x=80):t.left(90)t.fd(x)t.right(180-26.565)t.fd(pow(1.25,0.5)*x)t.left(180-26.565)t.fd(x)t.up()t.left(90)t.fd(0.5*x)t.left(90)t.fd(x)t.left(90)t.down()defI_image(x=80):t.fd(0.5*x)t.bk(0.25*x)t.left(90)t.fd(x)t.right(90)t.fd(0.25*x)t.bk(0.5*x)t.right(90)t.up()t.fd(x)t.left(90)t.down()defLove_Image(h=80):#height=(3*2^(0.5)+2)/4*x=80,x=4*h/(3*2^(0.5)+2)x=4*h/(3*pow(2,0.5)+2)t.up()t.fd((0.5+0.25*pow(2,0.5))*x)t.down()t.color("red","pink")t.begin_fill()t.left(45)t.fd(x)t.circle(0.5*x,180)t.right(90)t.circle(0.5*x,180)t.fd(x)t.end_fill()t.left(45)t.up()t.bk((0.5+0.25*pow(2,0.5))*x)t.down()t.color("black")defU_image(x=80):t.left(90)t.fd(x)t.right(90)t.up()t.fd(0.5*x)t.down()t.right(90)t.fd(x)t.left(90)t.bk(0.5*x)defleft_move(x=40):t.up()t.bk(x)t.down()defright_move(x=40):t.up()t.fd(x)t.down()defmain():#setcanvas.t.setup(0.5,0.5,320,180)#DisplaySizeis1280*720,Sothecanvasis640*360left_move(220)#movethepen.C_Image(x=80)right_move(100)N_Image(x=80)right_move(80)I_image()right_move(80)Love_Image()right_move(130)U_image()t.hideturtle()#hidethepen.t.up()t.setx(150)t.sety(-60)t.color("red")t.write("JerryMei,ECNU.",move=True,align="left",font=("Arial",10,"normal"))#writemyname.t.down()main()#t.right(180)#t.done()#使得画面停留time.sleep(5)#使画面停留5秒EndTime=time.perf_counter()print("程序总共用时：{:.2f}秒".format(EndTime-StartTime))print(time.strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S:",time.localtime()),"程序结束!")
--End--
好看！
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