創造新文明

王麗麗

● 情境導入

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

：在這一課中，學生將了解自定義函數的作用和創建方法，并利用自定義函數實現從一朵到一簇玫瑰花的繪制。學生還將了解到類的特點，使用類和對象描述玫瑰的特征。

● 解密玫瑰卡牌——高級海龜與函數

在之前的《神秘的圖騰》一文中，我們已經了解了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，我們曾在《過招守護使》一文中接觸過，在這里利用for i in range（20）語句，實現繪制20瓣花瓣的效果。另外，circle的語法為turtle.circle（radius， extent=None， steps=None）。參數radius表示半徑，為正數時逆時針畫圖，負數時順時針。extent表示圓的弧度，如果缺省則表示畫完整的圓。參數steps用于設定邊數，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定義函數使用def關鍵字，def是define的縮寫，表示“定義”的意思，一般格式如下：

def函數名（參數列表）：函數體

函數名最好能見名知意，體現函數的功能，以字母、數字以及下畫線組成，不能以數字開始。如圖1的方法二，利用def Rose（）自定義一個名為Rose的函數，函數體即左側的一大塊代碼塊，注意函數體要比def縮進四個空格，因為Python使用縮進表示結構層次。調用自定義函數和調用內建函數一樣，只需要函數名和參數即可。如圖1中的Rose（）表示調用一次函數，繪制一朵玫瑰。如果需要反復多次繪制玫瑰，那我們可以多次調用自定義函數來完成快速繪制。

：Python提供了許多內建函數實現指定功能，如print（）用于屏幕打印。我們也可以自己創建函數，實現特定的功能。在函數體內的變量，其作用域只限該函數內，在函數執行結束后就不能再用了。函數是重復利用代碼、提高效率的一種方式。

● 設計玫瑰花簇卡牌——函數的多次調用

如果需要繪制50朵玫瑰花，那上文的重復調用函數的方法，顯然還是不方便。我們可以利用for語句來實現函數的多次調用。如上頁圖2，一條for語句繪制50朵玫瑰花，且出現在畫布的隨機位置。

：結合函數和for語句，可以很方便地重復利用代碼。本例中，除了設置玫瑰的隨機位置，還可以試一試隨機大小、隨機顏色等，讓運行效果更好。

● 表述玫瑰的特征——類和對象

玫瑰有很多品種，植株生長的高度也各不相同。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，如植株正在生長（grow），這就是類的方法。

依據花朵大小來分類，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）這一父類下創建四個子類。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，如正在綻放（bloom）。

：類是具有相似屬性和方法的對象的集合。一個對象就是某個類的實例。每個對象的屬性值，根據對象的不同而不同，如不同品種的玫瑰花的顏色可能不同。通過類的創建，將事物分類，在編程時，更符合人的認知習慣，且結構清晰，易于維護。

接下來，在Python中代碼實現。首先，所有的玫瑰可以定義為一個類。如圖4，利用class關鍵字來定義類，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）。再定義一個名為__init__（ ）的特殊方法，在類的實例化操作時會自動調用該方法。接著，將玫瑰的生長狀態定義為grow方法。這里，我們用簡單的print函數輸出玫瑰的當前狀態。如果有需要，還可以嘗試其他效果。

：與定義一般的函數不同，定義類方法必須包含參數self，而且self為第一個參數，代表類的實例。self參數可以從類中的一個函數調用類中或者父類中的另外一個函數。此外，Python支持參數的格式化輸出。如圖4，%s是字符串對應的格式通配符，%d是數值整型對應的格式通配符。

依據圖3的分類，繼續創建子類hybrid（大輪種）。當然，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，它又具備自己的特征，如顏色屬性（如圖5）。

：現在，我們已經創建了兩個類。注意在定義子類hybrid時，需要在類的參數（括號中）注明父類rose的名稱，表明隸屬關系。這樣，子類可以繼承父類的特征。

將hybrid類“實例化”后，就得到了一個對象。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。同一個類，還可以創建多個對象，如通過實例化產生其他玫瑰，有不同的顏色和高度等特征。

最后，運行程序，效果如圖7。

● 設計新卡牌

之后的卡牌牌面都是空白，你可以利用類和函數來設計新卡牌，快速建造其他物品，創造一個新的文明世界。