首先介绍一个库，Python 中有一个模块叫 turtle，是一个图形库，可以用来画一些简单的形状。我将基于这个图形库教会大家如何做接口设计。

先来创建一个 turtle 对象。

import turtle

bob = turtle.Turtle()

turtle.mainloop()

这段代码就会新建一个窗口，里面包含一个小箭头，这个小箭头就是画图的起点。

下面介绍一下怎么用 turtle 来画图，以下是常用的方法，记住这些就够了。

import turtle

bob = turtle.Turtle() # 创建 turtle 对象

bob.fd(100) # 向前移动 100 个像素

bob.bk(100) # 向后移动 100 个像素

bob.lt(90) # 左转 90 度

bob.rt(90) # 右转 90 度

bob.pu() # 笔尖朝上

bob.pd() # 笔尖朝下

turtle.mainloop()

第一个任务，画一个正方形

当然可以用简单重复的办法来画，事实上新手也是这么做的：

import turtle

bob = turtle.Turtle()

bob.fd(100)

bob.rt(90)

bob.fd(100)

bob.rt(90)

bob.fd(100)

bob.rt(90)

bob.fd(100)

turtle.mainloop()

更进一步你想到了用 for 循环：

import turtle

bob = turtle.Turtle()

for i in range(4):

bob.fd(100)

bob.rt(90)

turtle.mainloop()

(细心的同学可能会发现箭头方向变了)

这时，为了提高代码的可读性和重用性，一般会将代码封装起来，成为一个函数：

def square(t):

for i in range(4):

bob.fd(100)

bob.rt(90)

square(bob)

然后你可能会想了，这正方形的边长都是固定的，我想画一个不一样的怎么办？

第二个任务，画一个多边形

这个时候我们需要泛化。

def square(t, length):

for i in range(4):

bob.fd(length)

bob.rt(90)

square(bob, 100)

更进一步，想要任意边数的多边形：

def polygon(t, n, length):

angle = 360/n

for i in range(n):

bob.fd(length)

bob.rt(angle)

polygon(bob, 7, 70)

polygon(bob, n=7, length=70) # 关键字参数

现在你就知道了，泛化就是给函数添加参数的过程，当参数比较多的时候可以用关键字参数。

第三个任务，画一个圆

这一步要写一个 circle 函数，接受形参 r，表示圆的半径，下面是一个例子：

def circle(t, r):

circumference = 2 * math.pi * r # math 是一个数学模块，math.pi 指 π 的值

n = 50

length = circumference / n

polygon(t, n, length)

circle(bob, 70)

这个方案的问题在于，n 是一个定值，我们是通过画很多个边，来近似成一个圆的，我们可以加上一个形参，给用户更多的选择，但是，这样接口就不太整洁。

函数的接口是如何使用函数的说明：有哪些参数？这个函数做什么？返回值是什么？

说一个接口整洁，是说它能够让调用者完成想要完成的事情，而不用关注细节，这里面 n 就属于画圆的细节，下面是另一个例子：

def circle(t, r):

circumference = 2 * math.pi * r # math 是一个数学模块，math.pi 指 π 的值

n = int(circumference / 3) + 1

length = circumference / n

polygon(t, n, length)

这里面 n 的值是一个接近 circumference / 3 的整数，所以每个边长都近似是 3，已经小到足够画出好看的圆了。

第四个任务，画一个圆弧

写 circle 函数的时候，可以复用 polygon，因为边数很多的正方形就是圆。但是圆弧则不太好办，因此需要修改 polygon 函数：

def arc(t, r, angle):

arc_length = 2 * math.pi * r * angle / 360

n = int(arc_length / 3) + 1

step_length = arc_length / n

step_angle = angle / n

for i in range(n):

t.fd(step_length)

t.lt(step_angle)

你会发现，这个函数下面的部分很像 polygon 函数，但是如果不修改 polygon 的接口，就没办法直接用，我们也可以泛化 polygon 函数，但是那样就不叫 polygon(多边形)了，因此将更泛化的名字叫 polyline(多边线)：

def polyline(t, n, length, angle):

for i in range(n):

t.fd(length)

t.rt(angle)

现在就可以重写 polygon 和 arc 了：

def polygon(t, n, length):

angle = 360 / n

polyline(t, n, length, angle)

def arc(t, r, angle):

arc_length = 2 * math.pi * r * angle / 360

n = int(arc_length / 3) + 1

step_length = arc_length / n

step_angle = angle / n

polyline(t, n, step_length, step_angle)

最后，可以重写 circle，调用 arc：

def circle(t, r):

arc(t, r, 360)

这个过程，叫重构。

而一个设计良好的接口，文档字符串是必不可少的，一般用三引号括起来：

def polyline(t, n, length, angle):

"""Draws n line segments with the given length and angle between them. t is a turtle."""

for i in range(n):

t.fd(length)

t.rt(angle)

下面我们总结一下：

我们做一个开发计划一般有以下步骤：最开始写一些小程序，不需要函数定义；

将部分功能封装成函数；

泛化函数，添加合适的形参；

重复 1 到 3；

重构程序，如果有相似的代码的话，就做成一个更通用的函数。

今天学到了几个概念，一并总结一下：封装就是将部分功能组成一个函数；

泛化就是给函数添加形参；

接口需要整洁，形参中不要有关于函数内部细节的参数；

重构相似的代码，使代码更为通用。