问题

8.[S.C.Johnnson]七段显示设备实现十进制数字：

的廉价显示。七段显示通常如下编号：

编写一个使用5个七段显示数字来显示16位正整数的程序。输出为一个5个字节的数组，当且仅当数字j中的第i段点亮时，字节j中的位i置1

分析

简单翻译一下题目的意思，编写一个程序，实现给定一个数字，包含5位，在终端输出图像

举个例子，向程序输入82367，在终端显示

这题需要解决的核心问题时，如何将数转换为图像（二维数组）

举个例子

这是7段显示的编码，如果我们提前知道所有数对应的编码，同时知道编码对应二维数组的坐标。那么我们就可以通过数转换为编码，编码对应坐标，最后根据坐标进行可视化

现在，我们拥有一个7 x 4的二维数组，如果我们要绘制8，如上图所示，8对应的七段编码为[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

以编码0为例子，0对应7 x 4的二维数组的坐标是：(6, 1), (6, 2)。以此类推，获取剩下编码对应的坐标，即可将数字转换为二维数组的坐标。然后在数组中填充对应的内容，最后就完成了对应过程

代码

为了程序可维护性，做了一些抽象。

Rule是规则类，定义了一些列规则

• 一个七段显示，对应数组的维度
• 每个七段显示之间的间隔
• 每个数字对应的编号
• 编号对应的坐标

Number是数字类，用于维护一个0~9之间数字与二维数组之间的转换

Display是显示屏类，用于集中维护5个7段显示，并打印数字

代码

from typing import List

'''
定义规则
'''
class Rule:
    # 七段显示数字的数组维度
    number_row = 7
    number_col = 4
    # 5个七段显示数字之间的间隔
    interval = 2

    const = {
        'horizon': '-',
        'vertical': '|',
    }

    def __init__(self):
        # 七段显示的编号坐标
        self.id_pos = {
            0: [(6, 1, Rule.const['horizon']), (6, 2, Rule.const['horizon'])]
            , 1: [(3, 1, Rule.const['horizon']), (3, 2, Rule.const['horizon'])]
            , 2: [(0, 1, Rule.const['horizon']), (0, 2, Rule.const['horizon'])]
            , 3: [(1, 0, Rule.const['vertical']), (2, 0, Rule.const['vertical'])]
            , 4: [(1, 3, Rule.const['vertical']), (2, 3, Rule.const['vertical'])]
            , 5: [(4, 0, Rule.const['vertical']), (5, 0, Rule.const['vertical'])]
            , 6: [(4, 3, Rule.const['vertical']), (5, 3, Rule.const['vertical'])]
        }
        # 数字通过七段显示展示时, 需要的七段显示编号
        self.number_ids = {
            0: [x for x in range(7) if x not in (1,)]
            , 1: [4, 6]
            , 2: [x for x in range(7) if x not in (3, 6)]
            , 3: [x for x in range(7) if x not in (3, 5)]
            , 4: [x for x in range(7) if x not in (2, 5)]
            , 5: [x for x in range(7) if x not in (4, 5)]
            , 6: [x for x in range(7) if x not in (4,)]
            , 7: [x for x in range(7) if x not in (1, 3, 5, 0)]
            , 8: range(7)
            , 9: [x for x in range(7) if x not in (0, 5)]
        }


class Number:
    def __init__(self, number: int):
        self.rule = Rule()
        self.number = number

    def set_number(self, number):
        self.number = number

    '''
    将0-9中的数字转换为图像(二维数组) 
    '''
    def gen_graphic(self) -> List[List]:
        # 获取数字对应7段显示的编号
        ids = self.rule.number_ids[self.number]
        graphic = [[' ' for _ in range(Rule.number_col)] for _ in range(Rule.number_row)]
        # 遍历所有编号, 获取编号对应的坐标集合
        for id in ids:
            # (x, y) -> 数组坐标; w -> 数组需要填充的字符内容
            for x, y, w in self.rule.id_pos[id]:
                graphic[x][y] = w
        return graphic


class Display:
    def __init__(self):
        # 5个7段显示需要的数组维度
        self.graphic = [[' ' for _ in range(5 * Rule.number_col + 4 * Rule.interval)] for _ in range(Rule.number_row)]
        # 5个7段显示
        self.number_list = [Number(i) for i in range(5)]

    '''
    图像归位 
    '''
    def clear(self):
        self.graphic = [[' ' for _ in range(5 * Rule.number_col + 4 * Rule.interval)] for _ in range(Rule.number_row)]

    '''
    显示数字
    '''
    def display(self, number: int):
        self.clear()
        self.reader(number)
        self.writer()

    '''
    读取需要显示的数字
    '''
    def reader(self, number: int):
        params = []
        while number != 0:
            params.append(number % 10)
            number //= 10
        size = len(params)
        for _ in range(size, 5):
            params.append(0)
        params.reverse()
        # 赋值不同的数字
        for idx, n in enumerate(self.number_list):
            n.set_number(params[idx])

    '''
    赋值graphic, 打印图像
    '''
    def writer(self):
        for idx, n in enumerate(self.number_list):
            # 数组拷贝, 将5个七段显示绘制的二维数组拷贝到display中的数组
            new_gra = n.gen_graphic()
            for i in range(len(new_gra)):
                # col_len需要考虑每个七段显示之间的间隔
                col_len = Rule.number_col + Rule.interval
                self.graphic[i][idx * col_len: (idx + 1) * col_len] = new_gra[i]
        # 绘图
        for row in self.graphic:
            for r in row:
                print(r, end='')
            print()

测试

display = Display()
print(82367)
display.display(82367)
print(12345)
display.display(12345)
print(53245)
display.display(53245)