机器视觉--Python补充知识

1 函数

1.1 语法格式

创建函数/定义函数

def 函数名(形参列表):函数体return 返回值

调用函数/使用函数

函数名(实参列表)           // 不考虑返回值
返回值 = 函数名(实参列表)   // 考虑返回值

注意：

• 函数定义并不会执行函数体内容，必须要调用才会执行，调用几次就执行几次
• 函数必须先定义, 再使用

1.2 函数参数

在函数定义的时候, 可以在 ( ) 中指定 “形式参数” (简称 形参)，然后在调用的时候，由调用者把 “实际参数” (简称 实参) 传递进去。

这样就可以做到一份函数，针对不同的数据进行计算处理。

实例代码：

def calcSum(beg, end):sum = 0for i in range(beg, end + 1):sum += iprint(sum)sum(1, 100)
sum(300, 400)
sum(1, 1000)

上面的代码中, beg, end 就是函数的形参， 1, 100 / 300, 400 就是函数的实参。

在执行 sum(1, 100) 的时候, 就相当于 beg = 1, end = 100 ， 然后在函数内部就可以针对 1- 100 进行运算。

在执行 sum(300, 400) 的时候, 就相当于 beg = 300, end = 400，然后在函数内部就可以针对 300-400 进行运算。

注意：

• 一个函数可以有一个形参, 也可以有多个形参，也可以没有形参

• 一个函数的形参有几个，那么传递实参的时候也得传几个，保证个数要匹配

  

• 和 C++ / Java 不同，Python 是动态类型的编程语言，函数的形参不必指定参数类型，换句话说，一个函数可以支持多种不同类型的参数

  def test(a):print(a)test(10)
  test('hello')
  test(True)
  

1.3 函数返回值

函数的参数可以视为是函数的 “输入”，则函数的返回值，就可以视为是函数的 “输出” 。

此处的 “输入”，“输出” 是更广义的输入输出，不是单纯指通过控制台输入输出。

可以把函数想象成一个 “工厂”。工厂需要买入原材料，进行加工，并生产出产品。

函数的参数就是原材料，函数的返回值就是生产出的产品。

代码示例：

#代码1
def calcSum(beg, end):sum = 0for i in range(beg, end + 1):sum += iprint(sum)calcSum(1, 100)#代码2
def calcSum(beg, end):sum = 0for i in range(beg, end + 1):sum += ireturn sumresult = calcSum(1, 100)
print(result)

这两个代码的区别就在于，前者直接在函数内部进行了打印，后者则使用 return 语句把结果返回给函数调用者，再由调用者负责打印。

• 一个函数中可以有多个 return 语句。

  # 判定是否是奇数def isOdd(num):if num % 2 == 0:return Falseelse:return Trueresult = isOdd(10)
  print(result)
  

• 执行到 return 语句，函数就会立即执行结束，回到调用位置。

  # 判定是否是奇数
  def isOdd(num):if num % 2 == 0:return Falsereturn Trueresult = isOdd(10)
  print(result)
  

  如果 num 是偶数, 则进入 if 之后, 就会触发 return False , 也就不会继续执行 return True

• 一个函数是可以一次返回多个返回值的。使用 , 来分割多个返回值。

  def getPoint():x = 10y = 20return x, ya, b = getPoint()
  

• 如果只想关注其中的部分返回值，可以使用 _ 来忽略不想要的返回值。

  def getPoint():x = 10y = 20return x, y_, b = getPoint()
  

补充：

• 在C语言中如果想在函数内部，改变全局变量的值可以直接修改。

  // 声明全局变量 x
  int x = 20;void test() {// 修改全局变量 xx = 10;// 打印函数内部的 xprintf("函数内部 x = %d\n", x);
  }int main() {// 调用 test 函数test();// 打印函数外部的 xprintf("函数外部 x = %d\n", x);return 0;
  }
  

  在Python中如果想在函数内部，修改全局变量的值，需要使用global关键字进行声明

  x = 20def test():global xx = 10print(f'函数内部 x = {x}')test()
  print(f'函数外部 x = {x}')
  

  如果此处没有 global , 则函数内部的 x = 10 就会被视为是创建一个局部变量 x, 这样就和全局 变量 x 不相关了

1.4 函数栈帧

函数之间的调用关系，在 Python 中会使用一个特定的数据结构来表示，称为函数调用栈 。每次函数调用，都会在调用栈里新增一个元素，称为 栈帧。

可以通过 PyCharm 调试器看到函数调用栈和栈帧。

在调试状态下，PyCharm 左下角一般就会显示出函数调用栈。

每个函数的局部变量, 都包含在自己的栈帧中

def a():num1 = 10print("函数 a")def b():num2 = 20a()print("函数 b")def c():num3 = 30b()print("函数 c")def d():num4 = 40c()print("函数 d")d()

1.5 参数默认值

Python 中的函数，可以给形参指定默认值

带有默认值的参数，可以在调用的时候不传参

代码示例：计算两个数字的和

def add(x, y, debug=False):if debug:print(f'调试信息: x={x}, y={y}')return x + yprint(add(10, 20))print(add(10, 20, True))

运行结果：

30
调试信息：x=10, y=20
30

此处 debug=False 即为参数默认值。当不指定第三个参数的时候，默认 debug 的取值即为 False。

**注意：**带有默认值的参数需要放在没有默认值参数的后面。

1.7 关键字参数

在调用函数的时候，需要给函数指定实参。一般默认情况下是按照形参的顺序，来依次传递实参的。

但是也可以通过关键字参数，来调整这里的传参顺序，显式指定当前实参传递给哪个形参。

示例代码：

def test(x, y):print(f'x = {x}')print(f'y = {y}')test(x=10, y=20)
test(y=100, x=200)

运行结果：

x = 10
y = 20
x = 200
y = 100

形如上述 test(x=10, y=20) 这样的操作，即为关键字参数。

2 列表和元组

2.1 列表和元组的定义

编程中，经常需要使用变量，来保存/表示数据。

如果代码中需要表示的数据个数比较少，直接创建多个变量即可。

num1 = 10
num2 = 20
num3 = 30
......

但是有的时候，代码中需要表示的数据特别多，甚至也不知道要表示多少个数据。这个时候, 就需要用到列表。

列表是一种让程序员在代码中批量表示/保存数据的方式

就像去超市买辣条, 如果就只是买一两根辣条，那直接拿着辣条就走了。

但是如果一次买个十根八根的，这个时候用手拿就不好拿，超市老板就会给我们个袋子。这个袋子，就相当于列表。

元组和列表相比，是非常相似的，只是列表中放哪些元素可以修改调整，元组中放的元素是创建元组的时候就设定好的，不能修改调整。

列表就是买散装辣条，装好了袋子之后，随时可以把袋子打开，再往里多加辣条或者拿出去一些辣条。

元组就是买包装辣条，厂家生产好了辣条之后，一包就是固定的这么多，不能变动了。

2.2 创建列表

• 创建列表主要有两种方式，[ ] 表示一个空的列表

  alist = [ ]#创建空列表（list）赋值给alist#这也是创建一个空列表，并将其赋值给变量 alist。list() 是调用 list 类的构造函数来创建一个空列表，和 [] 的作用是一样的
  alist = list()#打印alist类型，最终打印<class.'list'>
  print(type(alist))
  

• 如果需要往里面设置初始值, 可以直接写在 [ ] 当中

  alist = [1, 2, 3, 4]
  #直接使用 print 来打印 list 中的元素内容
  print(alist)
  

• 列表中存放的元素允许是不同的类型

  #因为 list 本身是 Python 中的内建函数, 不宜再使用 list 作为变量名, 因此命名为 alist
  alist = [1, 'hello', True]
  print(alist)
  

2.3 访问下标

• 可以通过下标访问操作符 [ ] 来获取到列表中的任意元素

  alist = [1, 2, 3, 4]
  print(alist[2])#打印3
  

  **注意：**下标是从 0 开始计数的，因此下标为 2 ，则对应着 3 这个元素。

• 通过下标不光能读取元素内容，还能修改元素的值

  alist = [1, 2, 3, 4]
  alist[2] = 100
  print(alist)#打印1，2，100，4
  

• 如果下标超出列表的有效范围，会抛出异常

  alist = [1, 2, 3, 4]
  print(alist[100])
  #运行报错
  

• 因为下标是从 0 开始的，因此下标的有效范围是 [0, 列表长度 - 1]。使用 len 函数可以获取到列表的元素个数

  alist = [1, 2, 3, 4]
  print(len(alist))#打印4
  

• 下标可以取负数。表示 “倒数第几个元素”

  

  alist = [1, 2, 3, 4]
  print(alist[3])#打印4
  print(alist[-1])#打印4
  

  alist[-1] 相当于 alist[len(alist) - 1]

2.3 切片操作

通过下标操作是一次取出里面第一个元素。

通过切片, 则是一次取出一组连续的元素，相当于得到一个 子列表。

• 使用 [ : ] 的方式进行切片操作

  alist = [1, 2, 3, 4]
  print(alist[1:3])
  

  运行结果：

  [2,3]
  

alist[1:3] 中的 1:3 表示的是 [1, 3) 这样的由下标构成的前闭后开区间。

也就是从下标为 1 的元素开始(2)，到下标为 3 的元素结束(4)，但是不包含下标为 3 的元素。

所以最终结果只有 2, 3

• 切片操作中可以省略前后边界

  alist = [1, 2, 3, 4]
  print(alist[1:])        # 省略后边界, 表示获取到列表末尾
  print(alist[:-1])       # 省略前边界, 表示从列表开头获取
  print(alist[:])         # 省略两个边界, 表示获取到整个列表
  

  运行结果：

  [2,3,4]
  [1,2,3]
  [1,2,3,4]
  

• 切片操作还可以指定 “步长” ，也就是 “每访问一个元素后，下标自增几步”

  alist = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
  print(alist[::1])
  print(alist[::2])
  print(alist[::3])
  print(alist[::5])
  

  运行结果：

  [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
  [1,3,5,7,9]
  [1,4,7,10]
  [1,6]
  

• 切片操作指定的步长还可以是负数，此时是从后往前进行取元素。表示 “每访问一个元素之后，下标自减几步”

  alist = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
  print(alist[::-1])
  print(alist[::-2])
  print(alist[::-3])
  print(alist[::-5])
  

  运行结果：

  [10,9,8,7,6,5,4,3,2,1]
  [10,8,6,4,2]
  [10,7,4,1]
  [10,5]
  

• 如果切片中填写的数字越界了，不会有负面效果。只会尽可能的把满足条件的元素过去到

  alist = [1, 2, 3, 4]
  print(alist[100:200])
  

  运行结果：

  []
  

2.4 遍历列表

• 最简单的办法就是使用 for 循环

  alist = [1, 2, 3, 4]for elem in alist:print(elem)
  

• 使用 for 按照范围生成下标，按下标访问

  alist = [1, 2, 3, 4]for i in range(0, len(alist)):print(alist[i])
  

• 使用 while 循环，手动控制下标的变化

  alist = [1, 2, 3, 4]i = 0
  while i < len(alist):print(alist[i])i += 1
  

2.5 新增元素

• 使用 append 方法, 向列表末尾插入一个元素(尾插)

  alist = [1, 2, 3, 4]
  alist.append('hello')
  print(alist)
  

  运行结果：

  [1,2,3,4,'hello']
  

• 使用 insert 方法, 向任意位置插入一个元素

  insert 第一个参数表示要插入元素的下标

  alist = [1, 2, 3, 4]
  alist.insert(1, 'hello')
  print(alist)
  

  运行结果：

  [1,'hello',2,3,4]
  

  PS：什么是 “方法” (method)

  方法其实就是函数。只不过函数是独立存在的，而方法往往要依附于某个 “对象”。

  像上述代码 alist.append ，append 就是依附于 alist，相当于是 “针对 alist 这个列表，进行尾插操 作”。

2.4 查找元素

• 使用 in 操作符, 判定元素是否在列表中存在。返回值是布尔类型

  alist = [1, 2, 3, 4]
  print(2 in alist)
  print(10 in alist)
  

  运行结果：

  True
  False
  

• 使用 index 方法, 查找元素在列表中的下标。返回值是一个整数。如果元素不存在，则会抛出异常。

  alist = [1, 2, 3, 4]
  print(alist.index(2))
  print(alist.index(10))
  

  运行结果：

  3
  异常
  

2.5 查找元素

• 使用 pop 方法删除最末尾元素

  alist = [1, 2, 3, 4]
  alist.pop()
  print(alist)
  

  运行结果：

  [1,2,3]
  

• pop 也能按照下标来删除元素

  alist = [1, 2, 3, 4]
  alist.pop(2)
  print(alist)
  

  运行结果：

  [1,2,4]
  

• 使用 remove 方法, 按照值删除元素

  alist = [1, 2, 3, 4]
  alist.remove(2)
  print(alist)
  

  运行结果：

  [1,3,4]
  

2.6 连接元素

• 使用 + 能够把两个列表拼接在一起

  此处的 + 结果会生成一个新的列表。而不会影响到旧列表的内容。

  alist = [1, 2, 3, 4]
  blist = [5, 6, 7]
  print(alist + blist)#打印[1,2,3,4,5,6,7]
  

• 使用 extend 方法, 相当于把一个列表拼接到另一个列表的后面

  a.extend(b) , 是把 b 中的内容拼接到 a 的末尾. 不会修改 b, 但是会修改

  alist = [1, 2, 3, 4]
  blist = [5, 6, 7]alist.extend(blist)
  print(alist)#打印[1,2,3,4,5,6,7]
  print(blist)#打印[5,6,7]
  

2.7 关于元组

元组的功能和列表相比，基本是一致的。元组使用 ( ) 来表示

atuple = ( )
atuple = tuple()

元组不能修改里面的元素，列表则可以修改里面的元素

因此，像读操作，比如访问下标，切片，遍历，in，index，+ 等，元组也是一样支持的。但是，像写操作，比如修改元素，新增元素，删除元素，extend 等，元组则不能支持。

另外，元组在 Python 中很多时候是默认的集合类型。例如，当一个函数返回多个值的时候

元组不能修改里面的元素, 列表则可以修改里面的元素

def getPoint():return 10, 20result = getPoint()
print(type(result))

运行结果：

<class 'tuple'>#此处的 result 的类型, 其实是元组

问题来了，既然已经有了列表，为啥还需要有元组?

元组相比于列表来说，优势有两方面:

有一个列表，现在需要调用一个函数进行一些处理。但是你有不是特别确认这个函数是否会把你的列表数据弄乱。那么这时候传一个元组就安全很多。

马上要讲的字典，是一个键值对结构，要求字典的键必须是 “可hash对象” (字典本质上也 是一个hash表)。而一个可hash对象的前提就是不可变。因此元组可以作为字典的键，但是列表不行。

3 字典

3.1 字典介绍

字典是一种存储 键值对 的结构.

什么是键值对？ 这是计算机/生活中一个非常广泛使用的概念。

把 键(key) 和 值(value) 进行一个一对一的映射，然后就可以根据键，快速找到值。

举个栗子，学校的每个同学, 都会有一个唯一的学号。

知道了学号，就能确定这个同学。

此处 “学号” 就是 “键”。这个 “同学” 就是 “值”

3.2 创建字典

• 创建一个空的字典. 使用 { } 表示字典

  a = { }
  b = dict()
  

• 也可以在创建的同时指定初始值

• 键值对之间使用 ，分割，键和值之间使用：分割。 (冒号后面推荐加一个空格)

• 使用 print 来打印字典内容

#代码更美观
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan' }print(student)

运行结果：

{'id':1, 'name': 'zhangsan'}

3.3 查找key

• 使用 in 可以判定 key 是否在 字典 中存在。返回布尔值。

  student = {'id': 1,'name': 'zhangsan',
  }print('id' in student)
  print('score' in student)
  

  运行结果：

  True
  False
  

• 使用 [ ] 通过类似于取下标的方式，获取到元素的值。只不过此处的 “下标” 是 key。 (可能是整数, 也可能是字符串等其他类型)

  student = {'id': 1,'name': 'zhangsan',
  }print(student['id'])
  print(student['name'])
  

  运行结果：

  1
  zhangsan
  

• 如果 key 在字典中不存在, 则会抛出异常

3.4 增加/修改元素

使用 [ ] 可以根据 key 来新增/修改 value

• 如果 key 不存在，对取下标操作赋值, 即为新增键值对

  student = {'id': 1,'name': 'zhangsan',
  }student['score'] = 90
  print(student)
  

  运行结果：

  {'id':1, 'name': 'zhangsan', 'score':90}
  

• 如果 key 已经存在, 对取下标操作赋值, 即为修改键值对的值

  student = {'id': 1,'name': 'zhangsan','score': 80}student['score'] = 90
  print(student)
  

  运行结果：

  {'id':1, 'name': 'zhangsan', 'score':90}
  

3.5 删除元素

• 使用 pop 方法根据 key 删除对应的键值对

  student = {'id': 1,'name': 'zhangsan','score': 80}student.pop('score')
  print(student)
  

  运行结果：

  {'id':1, 'name': 'zhangsan'}
  

3.6 遍历字典元素

• 直接使用 for 循环能够获取到字典中的所有的 key, 进一步的就可以取出每个值了

  student = {'id': 1,'name': 'zhangsan','score': 80}for key in student:print(key, student[key])
  

  运行结果：

  id 1
  name zhangsan
  score 80
  

3.7 取出所有key和value

• 使用 keys 方法可以获取到字典中的所有的 key

  student = {'id': 1,'name': 'zhangsan','score': 80}print(student.keys())
  

  运行结果：

  dict_keys(['id', 'name', 'score'])
  

  此处 dict_keys 是一个特殊的类型，专门用来表示字典的所有 key。大部分元组支持的操作对于 dict_keys 同样适用。

• 使用 keys 方法可以获取到字典中的所有的 key

  student = {'id': 1,'name': 'zhangsan','score': 80}print(student.values())
  

  运行结果：

  dict_values(['1', 'zhangsan', '80'])
  

  此处 dict_values 也是一个特殊的类型，和 dict_keys 类似。

• 使用 items 方法可以获取到字典中所有的键值对

  student = {'id': 1,'name': 'zhangsan','score': 80}print(student.items())
  

  运行结果：

  dict_items([('id', 1), ('name', 'zhangsan'), ('scorre',80)])
  

  此处 dict_items 也是一个特殊的类型，和 dict_keys 类似。