1_3_2CS61A 5,6,7,8(暂时告别，还有好多事，但是该复习了)

龙山 included in CS61A

2023-01-31 2974 words 6 minutes

Contents

CS61A-5:Environments

Environments for Higher-Order

这里讲解了一下它们新推出的diagram特性,比如这里定义了一个global frame然后在调用的时候又创建了一个frame1,讲解了整个的运算过程

Environments for Nested Definitions

这里重新讲解了这个代码，当时我没听懂下来自己跑到这里来测试了，在第四节末尾笔记有体现[[1_3_1CS61A-1,2,3,4#^32405e|笔记链接]] 为什么我们需要有父级frame，因为这便于我们从子级向上找到环境下的变量值

Local Names

环境就是一系列的frame组成的工作条件 这里介绍了当你离开pythontutor如何自己画environment diagram的方法，有时候这能帮你理解复杂的程序。不一定对，但是还是按照自己的理解写一下吧：我们定义一个函数的时候，就创建了一个frame，它的parent就是globle frame，我们除了嵌套定义的函数，都会出现在一个global frame里 global frame不会和值绑定当它被调用的时候，就创建了一个local frame来运行，当local frame里出现函数调用的时候，会创建另一个frame，它的parent就是调用它的local frame，这便于我们从子级到parent逐级找到变量值

比如上面的代码我们创建了一个嵌套的函数体，所以从上到下有三个frame:global frame;f1;f2 这里我们定义了一个f函数，一个g函数，查看environment diagram我们可以发现g函数的parent是global frame 我们从1到2查看y的值的时候，查不到y的值，便出现了报错name 'y'is not defined 这也就是local name 的作用域

Function Composition

这里定义了复合函数，通过environment diagram我们可以看出这里有两个运行环境，一个是compose1运行的时候，另一个是make_adder这里有一个嵌套，所以运行的时候，先是运行make_adder(2)(3)，然后运行错灭ose1（square,5）得出25

Lambda Expressions

可以直接用lambda 定义一个函数而不使用def，并且不能有statemrnt lambda语句创建的函数一开始是没有名字的，通过square = lambda x: x * x 把函数赋值给square，def一开始就是把函数和名称绑定在一起的 def的函数有一个固有名称

Funtion Currying

柯西化是一种对函数的操作，将双操作数的函数转化为单操作数的高阶函数

CS61A-6:Sound

Function Example:Sound

为什么需要higher-order function?而不是依次输入参数到函数里这里讲到一个关于声音的例子，创建了一系列的函数，并且利用这些函数来论证原因。

from wave import open
from struct import Struct
from math import floor

frame_rate = 11025

def encode(x):
    """Encode float x bewteen -1 and 1 as two bytes.
    (See https://docs.python.org/3/library/struct.html)
    """
    i = int(16384 * x)
    return Struct('h').pack(i)

def play(sampler, name='song.wav', seconds=2):
    """Write the output of a sampler function as a wav file.
    """
    out = open(name, 'wb')
    out.setnchannels(1)
    out.setsampwidth(2)
    out.setframerate(frame_rate)
    t = 0
    while t < seconds * frame_rate:
        sample = sampler(t)
        out.writeframes(encode(sample))
        t = t + 1
    out.close()

def tri(frequency, amplitute=0.3):
    """A continuous triangle wave"""
    period = frame_rate // frequency
    def sampler(t):
        saw_wave = t / period - floor(t / period + 0.5)
        tri_wave = 2 * abs(2 * saw_wave) - 1
        return amplitute * tri_wave
    return sampler
    
c_freq = 261.63

我们再运行play(c)就会把c波形写成一个wave文件，这就是三角波形的声音 ![[1_3_2CS61A-5,6,7,8_audio_1.wav]] 我们添加其他的音调 c_freq, e_freq, g_freq = 261.63, 329.63, 392.00 接着添加代码来创造声音

def both(f,g)
	return lambda t: f(t) + g(t)

play(both(tri(c_freq),tri(e_freq)))

现在我们得到了c和e的复合声音 ![[1_3_2CS61A-5,6,7,8_audio_2.wav]] 我们还想要一个函数，只需要再规定的时间内播放声音,添加代码

def note(f, start, end):
	def sampler(t):
		seconds = t / frame_rate
		if seconds < start:
			return 0
		elif seconds > end:
			return 0
		else:
			return f(t)
	return sampler

c, e = tri(c_freq), tri(e_freq)

play(note(c, 0, 1/4))

我们得到了一个只播放1/4 s的声音 ![[1_3_2CS61A-5,6,7,8_audio_3.wav]] 我们如果想要两个哔声，把play的代码改成play(both(note(c, 0, 1/4),note(e,1/2,1))) ，现在我们得到了一个c和一个e ![[1_3_2CS61A-5,6,7,8_audio_4.wav]] 它听起来有一点刺耳，因为不像是正常发出来的声音，所以我们添加一个淡入淡出的功能,将note函数改为

def note(f, start, end, fade=0.1):
	def sampler(t):
		seconds = t / frame_rate
		if seconds < start:
			return 0
		elif seconds > end:
			return 0
        	elif seconds < start + fade:
            		return (seconds - start) / fade * f(t)
        	elif seconds > end - fade:
           		return (end - seconds) / fade * f(t)
		else:
			return f(t)
	return sampler

这里遇到问题，缩进在vscode里面和vim显示不同，而在vim里可以elif并列大概是vscode本身的原因，在vscode里后面两个elif是在前一个elif的条件下，所以需要多缩进，它的tab应该是灵活变通的有时候是4个空格，有时候是8个空格，来自动适应python解释器遇见缩进问题的时候我们可以交给ai处理，也可以放进记事本查看文件本来的样子好了运行结果出来![[1_3_2CS61A-5,6,7,8_audio_5.wav]] 竟然有一种吹奏乐器的感觉了

我们再添加一些内容，制作一个2s的音乐

g, low_g = tri(g_freq), tri(g_freq / 2)

#z来判断我们播放到哪里

z = 0

song = note(e, z, z + 1/8)

z += 1/8

song = both(song, note(e, z, z + 1/8))

z += 1/4

song = both(song, note(e, z, z + 1/8))

z += 1/4

song = both(song, note(c, z, z + 1/8))

z += 1/8

song = both(song, note(e, z, z + 1/8))

z += 1/4

song = both(song, note(g, z, z + 1/4))

z += 1/2

song = both(song, note(low_g, z, z + 1/4))

z += 1/2

  

play(song)

这是结果![[1_3_2CS61A-5,6,7,8_audio_6.wav]] 打包函数并调用

def mario_at(octave):

c, e = tri(octave * c_freq), tri(octave * e_freq)

g, low_g = tri(octave * g_freq), tri(octave * g_freq / 2)

return mario(c, e, g, low_g)

  

def mario(c, e, g, low_g):

#z来判断我们播放到哪里

z = 0

song = note(e, z, z + 1/8)

z += 1/8

song = both(song, note(e, z, z + 1/8))

z += 1/4

song = both(song, note(e, z, z + 1/8))

z += 1/4

song = both(song, note(c, z, z + 1/8))

z += 1/8

song = both(song, note(e, z, z + 1/8))

z += 1/4

song = both(song, note(g, z, z + 1/4))

z += 1/2

song = both(song, note(low_g, z, z + 1/4))

z += 1/2

return song

  

play(mario_at(1/2))

![[1_3_2CS61A-5,6,7,8_audio_7.wav]]

CS61A-7:Functional Abstraction

Lambda Function Environments

lambda函数的作用域是它所在的创建的地方，所以上面的a=2仅限f内使用，在它之外是global的a=1 这里的第五行相当于嵌套了一个lambda函数来运行加法，所以得到f(g)的参数为1+1=2,然后在函数f中，a*g=2*2=4

Return

return作为函数的结尾，把值赋值给这个函数，可以调用函数来进入一个新的函数来执行函数体，这里建立了一个简单的搜索代码

Control

控制语句比如if，while 可以用if_这个自定义的函数来替代if语句，但是他们还是有差别在call函数的之前会先对语句也就是这里的参数进行运算，会出现上下两图不同的结果，这也是为什么它们存在于语句中而不是以函数的形式存在，一些语句允许解释器跳过运算和操作步骤

Control Expressions

讲了一下逻辑里面的and和or 也就是short-circuit

Abstraction

调用函数并运用的时候，不需要知道它是如何运行的，你只需要知道它做了什么，然后正确的调用，就像是api一样。后面讲解了一些函数好的取名方式，重复的工作可以从中间抽取一部分出来编写成有意义的函数你不必完全按照要求做，因为编写程序是一种创造行为，只要是为了便于他人和自己理解或者其他的什么原因，让你觉得这样比较好，那你就直接那样做吧。

Errors & Tracebacks

三种错误

语法错误，在运行之前就可以检查出来，因为没有按照python规定的语法要求进行编写
报错，会提示runtime bug
运行结果不对，只有写测试找到bug 讲解了一些debug的方法 <<youtube BTGJ_esCPWI» 好气啊，很努力去上2学分的选修课了，最后老师还是只给了88分，南寿寺了

CS61A-8:Function Examples

Midterm 1 Review

print得到的效果

def delay(arg):
	print('delayed')
	def g():
		return arg
	return g

这里delay(delay)()(6)() 调用了delay，delay的函数，然后被调用的1delay里面的参数为6,不是none所以会在解释器interpreter打印出来，也就是delayed，deplayed，6 这里是print调用了delay，delay调用prit的值，然后调用4，这里print里的delay的两个参数是print和()，然后(4)作为print的参数此处add里面的第一个参数，pirate(3)()(square)(4), 因为plunder函数里return的是最近帧的arggg，所以3对结果没有影响，arggg实际上是4的平方，16,然后16+1=17