Python程序設(shè)計(jì)

第四章函數(shù)本章知識(shí)點(diǎn)導(dǎo)圖Python中函數(shù)的應(yīng)用非常廣泛，如type()、input()、print()、range()、len()函數(shù)等，這些都是Python的內(nèi)置函數(shù)，可以直接使用。除了可以直接使用的內(nèi)置函數(shù)外，Python還支持自定義函數(shù)，即將一段有規(guī)律的、可重復(fù)使用的代碼定義成函數(shù)，從而達(dá)到一次編寫多次使用的目的。

一、常用函數(shù)除了type()、print()函數(shù)之外還有一些其他常用的函數(shù)，如zip()、enumerate()等等

zip()函數(shù)生成的是一個(gè)序列，需要用相應(yīng)的函數(shù)調(diào)用，如list()、tuple()等。若長度不夠，以最短的為主。1.zip()zip(t,s)函數(shù)是將t和s兩個(gè)序列對(duì)應(yīng)的索引元素匹配構(gòu)成一個(gè)二元元組的容器，若t和s長度不等，則其長度等于t和s中較短的一個(gè)。In[1]:t=['a','b','c']In[2]:s=[1,2,3]

...:z=zip(t,s)

...:print(z)<zipobjectat0x000001C77C500AC0>In[3]:list(z)Out[3]:[('a',1),('b',2),('c',3)]若長度不夠，以最短的為主。In[4]:list(zip("abcd","123"))Out[4]:[('a','1'),('b','2'),('c','3')]用dict()調(diào)用zip()可以生成字典：In[5]:d=dict(zip('abc',range(1,4)))

...:dOut[5]:{'a':1,'b':2,'c':3}2.enumerate()enumerate(t)返回序列t的每個(gè)元素和它index組成的序列對(duì)，t可以是字符串、列表、元組、字典等，若是字典返回的是鍵名。In[6]:w=["a",0,"yu"]

...:q=enumerate(w)

...:print(q)<enumerateobjectat0x00000207CB5CF180>In[7]:fori,kinenumerate(w):

...:print(i,k)0a102yuIn[8]:t={'first':'j','second':'h','third':'abc'}

...:fori,kinenumerate(t):

...:print(i,k)0first1second2third3.eval()eval()

將字符串str當(dāng)成有效的表達(dá)式來求值并返回計(jì)算結(jié)果。In[1]:x=1

...:eval('x+1')Out[1]:2In[2]:a="[[1,2],[3,4],[5,6],[7,8],[9,0]]"#注意a是字符串

...:b=eval(a)

...:bOut[2]:[[1,2],[3,4],[5,6],[7,8],[9,0]]In[3]:type(b)Out[3]:listIn[4]:c="{1:'a',2:'b'}"#注意c是字符串

...:d=eval(c)

...:dOut[4]:{1:'a',2:'b'}In[5]:type(d)Out[5]:dictIn[6]:e="([1,2],[3,4],[5,6],[7,8],(9,0))"

...:f=eval(e)二、判斷函數(shù)常用于判斷的幾種關(guān)鍵詞和函數(shù)方法如下。1.in常用于字符串、列表、元組、字典、集合中，用來判斷某個(gè)元素是否屬于其中。同樣，對(duì)應(yīng)的還有not

in。In[7]:a={'a':2,'b':4,'c':6}In[8]:'a'inaOut[8]:TrueIn[9]:'c'notinaOut[9]:False這里介紹兩個(gè)字符串方法用于判斷字符串是否開始或結(jié)束于某個(gè)子串：startswith()、endswith()。做文本處理時(shí)用來判斷字符串開始和結(jié)束的位置。2.isalnum()檢測(cè)字符串是否僅由字母和數(shù)字組成，若其間夾雜有空格，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)或者其他的字符，則都返回False。In[17]:str="this"

...:print(str.isalpha())TrueIn[18]:str="thisisstringexample....wow!!!"

...:print(str.isalpha())False3.isalpha()檢測(cè)字符串是否只由字母組成。如果字符串中所有字符都是字母，則返回True,否則返回False。In[14]:str="this2009"

...:print(str.isalnum())TrueIn[15]:str="thisisstringexample....wow!!!"

...:print(str.isalnum())FalseIn[16]:str1="hello"

...:print(str1.isalnum())True4.isdigit()檢查字符串是否只包含數(shù)字(全由數(shù)字組成)。如果字符串中所有字符都是數(shù)字，則返回true，否則返回false。In[19]:str="123456"

...:print(str.isdigit())TrueIn[20]:str="thisisstringexample....wow!!!"

...:print(str.isdigit())False三、自定義函數(shù)

在編寫程序代碼時(shí)，有些功能會(huì)經(jīng)常重復(fù)出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)功能的這部分代碼就可以拿出來進(jìn)行單獨(dú)編寫，并給它一個(gè)名稱，在需要的時(shí)候直接使用它的名稱和幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)用即可，免去了許多重復(fù)的工作，并使得代碼簡(jiǎn)單易讀。在Python中，自定義函數(shù)的基本形式如下：deffunction(params):"""函數(shù)說明文檔，用于help的調(diào)用，此處可以省略。"""blockreturnexpression/value【例4-1】自定義函數(shù)。In[21]:defprintHello():

...:print('hello')

...:

...:defreadNum():

...:"""

...:利用range函數(shù)輸出0，1，2，3，4

...:"""

...:foriinrange(0,5):

...:print(i)

...:return

...:

...:defadd(a,b):

...:returna+bIn[22]:print(printHello())helloNoneIn[23]:print(readNum())01234NoneIn[24]:print(add(1,2))1.調(diào)用自定義函數(shù)

在Python中，函數(shù)的使用有嚴(yán)格的規(guī)定，函數(shù)不允許前向引用，即函數(shù)必須定義在前，使用在后。例如：In[25]:print(add2(1,2))

...:defadd2(a,b):

...:returna+bTraceback(mostrecentcalllast):File"C:\Users\yubg\AppData\Local\Temp/ipykernel_15092/1286047753.py",line1,in<module>print(add2(1,2))NameError:name'add2'isnotdefined從報(bào)錯(cuò)中可以看出，命名為"add2"的函數(shù)未進(jìn)行定義。所以在調(diào)用某個(gè)函數(shù)時(shí)候，必須確保此函數(shù)定義在調(diào)用之前，即先定義函數(shù)再調(diào)用。上述程序可修改為：In[26]:defadd2(a,b):...:returna+b...:print(add2(1,2))32.形參和實(shí)參

形參全稱是形式參數(shù)，在用def定義函數(shù)時(shí)，函數(shù)名后面括號(hào)里的變量稱作形式參數(shù)。在調(diào)用函數(shù)時(shí)提供的值或者變量稱作實(shí)際參數(shù)，實(shí)際參數(shù)簡(jiǎn)稱為實(shí)參。【例4-2】形參和實(shí)參In[27]:defadd(a,b):#這里的a和b就是形參

...:returna+bIn[28]:add(1,2)#這里的1和2是實(shí)參Out[28]:3In[29]:x=2

...:y=3

...:add(x,y)#這里的x和y是實(shí)參Out[29]:53.參數(shù)傳遞和改變?cè)赑ython中一切皆對(duì)象，包括之前用到的字符串常量、整型常量等都是對(duì)象，變量中存放的是對(duì)象的引用，舉例如下：。In[30]:print(id(5))1531243030960In[31]:print(id('python'))1531288900144In[32]:x=2In[33]:print(id(x))1531243030864In[34]:y='hello'In[35]:print(id(y))1531621149488id(object)函數(shù)返回對(duì)象object在其生命周期內(nèi)位于內(nèi)存中的地址，id函數(shù)的參數(shù)類型是一個(gè)對(duì)象，如下：In[36]:id(2)Out[36]:1531243030864

In[37]:id('hello')15316211494884.變量的作用域

在Python中，也存在作用域的問題，會(huì)為每個(gè)層次生成一個(gè)符號(hào)表，里層能調(diào)用外層中的變量，而外層不能調(diào)用里層中的變量，并且當(dāng)外層和里層有同名變量時(shí)，外層變量會(huì)被里層變量屏蔽掉In[46]:deffunction():

...:x=2

...:count=2

...:whilecount>0:

...:x=3

...:print(x)

...:count-=1

...:

...:function()33【例4-4】不同作用域中的變量。

在函數(shù)內(nèi)部定義的變量作用域都僅限于函數(shù)內(nèi)部，在函數(shù)外部是不能夠調(diào)用的，一般稱這種變量為局部變量。還有一種變量稱為全局變量，它是在函數(shù)外部定義的，作用域是整個(gè)程序。全局變量可以直接在函數(shù)內(nèi)部應(yīng)用，但是如果要在函數(shù)內(nèi)部改變?nèi)肿兞浚仨毷褂胓lobal關(guān)鍵字進(jìn)行聲明。【例4-5】全局變量。In[47]:x=2

...:deffun1():

...:print(x)

...:

...:deffun2():

...:globalx#global語句用于聲明一個(gè)或多個(gè)全局變量

...:x=3

...:print(x)In[48]:fun1()2In[49]:fun2()3In[50]:print(x)3global語句用于聲明一個(gè)或多個(gè)全局變量。例如：

In[52]:X=88

...:deffunc():

...:globalX

...:X=99In[53]:func()In[54]:XOut[54]:99經(jīng)過func()之后，X的值變成了99，說明在函數(shù)內(nèi)經(jīng)過global對(duì)X的聲明，改變X的值會(huì)影響到函數(shù)外的X。5.關(guān)鍵字參數(shù)

在Python中還有一種是通過參數(shù)的名稱來匹配，這種匹配方式不需要嚴(yán)格按照參數(shù)定義時(shí)的位置來傳遞，這種參數(shù)稱為關(guān)鍵字參數(shù)。In[57]:defdisplay(a,b):

...:print(a)

...:print(b)In[58]:display('hello','world')helloworld

在Python中默認(rèn)是采用位置參數(shù)來匹配，所以在調(diào)用函數(shù)時(shí)必須嚴(yán)格按照函數(shù)定義時(shí)參數(shù)的個(gè)數(shù)和位置來傳遞，否則將會(huì)出現(xiàn)預(yù)想不到的結(jié)果。下面這段代碼采用關(guān)鍵字參數(shù)傳遞。In[61]:display(a='world',b='hello')worldhelloIn[62]:display(b='hello',a='world')worldhello

通過指定參數(shù)名稱傳遞參數(shù)時(shí)，參數(shù)位置對(duì)結(jié)果沒有影響。另外，關(guān)鍵字參數(shù)最優(yōu)越的地方在于它能夠給函數(shù)參數(shù)提供默認(rèn)值，例如：In[63]:defdisplay(a='hello',b='wolrd'):

...:print(a+b)In[64]:display()hellowolrdIn[65]:display(b='world')helloworldIn[66]:display(a='hello')hellowolrdIn[67]:display('world')worldwolrd

給參數(shù)指定了默認(rèn)值后，如果傳遞參數(shù)時(shí)不指定參數(shù)名，則會(huì)從左到右依次進(jìn)行傳遞參數(shù)，比如display('world')沒有指定'world'是傳遞給a還是b，則默認(rèn)從左向右匹配，即傳遞給a。另外，默認(rèn)參數(shù)一般靠右。6.任意個(gè)數(shù)參數(shù)

一般情況下，在定義函數(shù)時(shí)，函數(shù)參數(shù)的個(gè)數(shù)是確定的，然而某些情況下，參數(shù)的個(gè)數(shù)是不確定的。比如某系統(tǒng)要存儲(chǔ)用戶的姓名及其小名，有些人小名可能有兩個(gè)或者多個(gè)，此時(shí)無法確定參數(shù)的個(gè)數(shù)，就可以使用任意多個(gè)參數(shù)(收集參數(shù))，使用收集參數(shù)只需在參數(shù)前面加上'*'或者'**'In[71]:defstorename(name,*nickName):

...:print('realnameis%s'%name)

...:fornicknameinnickName:

...:print(nickname)In[72]:storename('jack')realnameisjackIn[73]:storename('詹姆斯','小皇帝')realnameis詹姆斯小皇帝【例4-6】自定義函數(shù)中任意多個(gè)參數(shù)的傳遞。In[74]:storename('奧尼爾','大鯊魚','三不沾')realnameis奧尼爾大鯊魚三不沾7.函數(shù)的調(diào)用

對(duì)于已經(jīng)編輯好的函數(shù)代碼保存成.py文件，Python可以調(diào)用其內(nèi)的所有函數(shù)，方法如下：（1）將a.py文件和正在編輯的文件（該文件將要調(diào)用a.py中的函數(shù)）放在同一個(gè)目錄下；（2）在調(diào)用文件頭引入：fromaimport*。

這樣就可以直接使用a.py文件內(nèi)所有的函數(shù)和變量了。#文件tel.py的代碼內(nèi)容name=["Ben","Jone","Jhon","Jerry","Anny","Ivy","Jan","Wong"]tel=[6601,6602,6603,6604,6605,6606,6607,6608]Tellbook={}foriinrange(len(name)):d1="{}".format(name[i])d2="{}".format(tel[i])Tellbook[d1]=d2【例4-7】在文件prin.py中調(diào)用tel.py文件中的變量，具體文件內(nèi)容如下。文件tel.py的代碼內(nèi)容：另有正在編輯的文件prin.py的代碼內(nèi)容如下：In[1]:fromtelimport*#從tel.py文件中導(dǎo)入所有的函數(shù)變量In[2]:print(Tellbook){'Ben':'6601','Jone':'6602','Jhon':'6603','Jerry':'6604','Anny':'6605','Ivy':'6606','Jan':'6607','Wong':'6608'}In[3]:fori,jinzip(name,tel):

...:print(i,"：",j)Ben：6601Jone：6602Jhon：6603Jerry：6604Anny：6605Ivy：6606Jan：6607Wong：6608

上面的prin.py文件要做兩件事情，先把tel.py文件中的所有變量導(dǎo)入到prin.Py中Tellbook打印一下，再將tel.py文件中的name和tel用zip合并成一組相對(duì)應(yīng)的序列，再將序列中的每個(gè)元素打印出來。對(duì)于文件中的函數(shù)調(diào)用也一樣，當(dāng)我們調(diào)用函數(shù)時(shí)也需要使用import來導(dǎo)入。【例4-8】函數(shù)的導(dǎo)入調(diào)用。yu.py文件內(nèi)容如下。#yu.py文件內(nèi)容defadd(a=0,b=0):'''此函數(shù)是計(jì)算兩個(gè)數(shù)的和當(dāng)不輸入?yún)?shù)時(shí),默認(rèn)的是0+0例：add(1,3)則返回4；add(1)則返回1；add(a=2,b=3)則返回5'''c=a+bprint(c)defgb(m,K=0,*tup,**dic):print('m:',m)print('K:',K)print('tup:',tup)print('dic:',dic)return在下面的test.py文件中調(diào)用yu.py內(nèi)的add(a,b)函數(shù)。test.py文件代碼如下：In[4]:fromyuimportadd

...:a=add(1,2)3#或者用importyu方式導(dǎo)入In[5]:importyu

...:yu.add(1,2)3四、特殊函數(shù)1.lambda

：匿名函數(shù)，也叫行內(nèi)函數(shù)。In[1]:f=lambdax:x**2+1#定義了一個(gè)函數(shù)f(x)=x**2+1

...:g=lambdax,y:x+y#定義了一個(gè)函數(shù)g(x,y)=x+yIn[2]:f(3)Out[2]:10In[3]:g(1,2)Out[3]:3lambda函數(shù)的格式為：lambda參數(shù)變量：函數(shù)表達(dá)式2.filter()：用于過濾序列filter()接收一個(gè)函數(shù)和一個(gè)序列，并把傳入的函數(shù)依次作用于序列的每個(gè)元素，然后根據(jù)返回值True或者False，決定保留還是丟棄該元素。例如，在一個(gè)list中，刪掉偶數(shù)，只保留奇數(shù)，代碼如下：In[1]:defis_odd(n):

...:returnn%2==1

...:list(filter(is_odd,[1,2,4,5,6,9,10,15]))Out[1]:[1,5,9,15]再如把一個(gè)序列中的空字符串刪掉，代碼如下：In[2]:defnot_empty(s):

...:returnsands.strip()

...:list(filter(not_empty,['A','','B',None,'C','']))Out[2]:['A','B','C']filter()返回的是一個(gè)容器，需要用list調(diào)用才顯示數(shù)據(jù)。3.map()map(func，S)將傳入的函數(shù)func依次作用到序列S的每個(gè)元素，并把結(jié)果作為新的序列返回。函數(shù)func在S域上遍歷，map()是一個(gè)容器，返回時(shí)需要用list調(diào)用才顯示數(shù)據(jù)，顯示的是func作用后的結(jié)果數(shù)據(jù)。In[3]:list(map(lambdax,y:x*y+x,[1,2,3],[4,5,6]))#x取自[1,2,3]，y取自[4,5,6]Out[3]:[5,12,21]In[1]:list(map(lambdax:x**2,[1,2,3]))Out[1]:[1,4,9]In[2]:list(filter(lambdax:x**2,[1,2,3]))Out[2]:[1,2,3]【例4-9】比較map和filter說明：map返回的是func作用后的結(jié)果數(shù)據(jù)，而filter是通過func作用篩選出作用域的數(shù)據(jù)。map還可以接受多個(gè)參數(shù)的函數(shù)。4.行函數(shù)行函數(shù)，也叫列表解析式或列表推導(dǎo)式，格式如下：

[<expr1>forkinLif<expr2>]In[2]:[k+2forkin[1,2,3,6]ifk%2==0]Out[2]:[4,8]In[1]:list=[1,2,3,6]

...:A=[k+2forkinlistifk%2==0]

...:print(A)[4,8]【例4-10】將列表[1,2,3,6]中能被2整除的提取出來并加上2。可用一行代碼實(shí)現(xiàn)：列表推導(dǎo)式(listcomprehension)是利用其他序列創(chuàng)建新列表的一種方法。它的工作方式類似于for循環(huán)。5.模塊和包In[2]:importmath

...:math.fsum(a)Out[2]:1.0In[1]:a=[1.23e+18,1,-1.23e+18]

...:sum(a)Out[1]:0.0先來看一個(gè)例子：怎么會(huì)是0？再執(zhí)行下面的代碼：計(jì)算機(jī)由于浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算問題，會(huì)導(dǎo)致上面的結(jié)果有差異。但是我們引入一個(gè)math模塊后，計(jì)算結(jié)果就正常了。(1)模塊(module)

模塊是包含函數(shù)和其他語句的Python腳本文件，它以“.py”為后綴名，即Python腳本的后綴名。表現(xiàn)形式為編寫的代碼保存為文件，這個(gè)文件就是一個(gè)模塊，如前面的yu.py，其中文件名yu為模塊名稱。在Python中可以通過導(dǎo)入模塊，然后使用其模塊中提供的函數(shù)或者變量。模塊的導(dǎo)入方法，以math模塊為例：1.importmath

#導(dǎo)入math模塊2.importmathasm

#導(dǎo)入math模塊并取個(gè)別名為m3.frommathimportexp

as

e

#導(dǎo)入math庫中exp函數(shù)并取別名為e

要想使用“import模塊名”模式導(dǎo)入模塊中的函數(shù)，則必須以“模塊名.函數(shù)名”的形式調(diào)用函數(shù)，或者使用“import模塊名as

別名”模式以“別名.函數(shù)名”的形式調(diào)用函數(shù)；而from是將模塊中某個(gè)函數(shù)導(dǎo)入，所以使用from導(dǎo)入的模塊中某個(gè)函數(shù)，可以直接使用函數(shù)名調(diào)用，不必在前面加上模塊名稱如上例引入math模塊可以用如下方式調(diào)用：In[3]:importmathasm#給math模塊取個(gè)別名m，使用時(shí)用m替代math

...:a=[1.23e+18,1,-1.23e+18]

...:m.fsum(a)Out[3]:1.0In[4]:frommathimportfsum#這里直接導(dǎo)入了math模塊中的fsum函數(shù)

...:a=[1.23e+18,1,-1.23e+18]

...:fsum(a)#直接使用fsum()函數(shù)，不再使用math.fsum()Out[4]:1.0from導(dǎo)入模塊中函數(shù)后，使用模塊中的函數(shù)會(huì)方便很多，不再使用模塊名。如果要想將多個(gè)模塊中的所有函數(shù)都采用這種方式導(dǎo)入，則可以在from中使用“*”通配符，表示導(dǎo)入模塊中的所有函數(shù)，但不建議這樣使用(2)包(package)

Python包是一個(gè)有層次的文件目錄結(jié)構(gòu)，它定義了由n個(gè)模塊或n個(gè)子包組成的Python應(yīng)用程序執(zhí)行環(huán)境。簡(jiǎn)單來說，包是一個(gè)包含__init__.py文件的目錄，該目錄下一定得有__init__.py文件和其他模塊或子包，也就是帶有__init__.py的文件夾，并不在乎里面有什么。舉例來說，一個(gè)包可能有以下結(jié)構(gòu)：yubg/__init__.pyindex.pyPrimitive/__init__.pylines.pyfill.pytext.py...yubg_1/__init__.pyplot2d.py...yubg2/...import語句使用以下幾種方式導(dǎo)入包中的模塊:importyubg.Primitive.fill#導(dǎo)入模塊yubg.Primitive.fill,只能以全名訪問模塊屬性#例如yubg.Primitive.fill.floodfill(img,x,y,color)fromyubg.Primitiveimportfill#導(dǎo)入模塊fill,只能以fill.屬性名這種方式訪問模塊屬性#例如fill.floodfill(img,x,y,color)fromyubg.Primitive.fillimportfloodfill#導(dǎo)入fill,并將函數(shù)floodfill放入當(dāng)前名稱空間,直接訪問被導(dǎo)入的屬性#例如floodfill(img,x,y,color)無論一個(gè)包的哪個(gè)部分被導(dǎo)入,在文件__init__.py中的代碼都會(huì)運(yùn)行。(3)時(shí)間日期模塊

time模塊提供各種時(shí)間相關(guān)的功能。在Python中，與處理時(shí)間有關(guān)的模塊包括：time，datetime，以及calendar等。時(shí)間戳(timestamp)：通常來說，時(shí)間戳表示的是從1970年1月1日00:00:00

開始按秒計(jì)算的偏移量(time.gmtime(0))，此模塊中的函數(shù)無法處理1970紀(jì)元年以前的日期和時(shí)間或太遙遠(yuǎn)的未來。UTC(CoordinatedUniversalTime

，世界協(xié)調(diào)時(shí))：也叫格林威治天文時(shí)間，是世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。在中國為UTC+8。【例4-12】time模塊的各種用法。In[1]:importtime#導(dǎo)入時(shí)間模塊...:t1=time.time()#返回現(xiàn)在的時(shí)間，但返回的是時(shí)間戳...:t1Out[1]