《Python程序设计案例教程》 课件 单元5 函数

Python编程基础函数的定义与调用一、函数的定义二、函数的调用引入4

合作共赢作为构建人类命运共同体的前提、核心和目的，有分工就有合作的需要，有合作才能有分工者之间的共赢。

在Python中，函数的重要作用就是实现分工合作的模块化程序设计。

Python中函数的应用非常广泛，除了可以直接使用的内置函数外，Python还支持自定义函数，即将一段有规律的、可重复使用的代码定义成函数，从而达到一次编写、多次调用的目的。一、函数的定义5函数定义语法：def函数名([形式参数列表]):函数体其中，函数定义以关键字def开始，随后是函数的名（例如print），函数名可以是任何合法的Python标识符；[]表示可选内容，如果函数需要一些输入信息，我们可以在括号内指定这些参数，参数可以是零个、一个或多个，当有多个参数时，各参数之间使用逗号隔开；函数定义以冒号（:）结束。函数定义之后的所有缩进代码都属于函数体。一、函数的定义6【例】定义一个名为hello()的问候函数，该函数的功能是输出“Hello”字符串。#定义一个问候函数defhello():print('Hello')7二、函数调用函数调用的一般形式如下所示。函数名([实际参数列表])其中，函数名即指的是要调用的函数的名称；实际参数列表指的是当初创建函数时要求传入的各个形式参数的值。8二、函数调用【例】编写求和函数（求1～100的和），然后调用函数输出求和结果。defsum():#定义函数#函数体，求1～100的和s=0i=1whilei<=100:s=s+ii+=1print("sum=%d"%(s))sum()#调用函数输出结果【运行结果】sum=5050感谢您的观看Python编程基础函数的参数一、形参和实参二、默认值参数三、可变参数形式参数又称形参，是函数所需的输入信息，我们在函数定义时指定形参。【例】定义一个问候函数，该函数的功能是基于用户名输出不同的问候信息。defhello(name):

print('Hello%s'%(name))13一、形参和实参一、形参和实参实际参数又称实参，是我们调用函数时传递的数据。当我们调用具有参数的函数时，需要传递相应的数据，例如：defhello(name):

print('Hello%s'%(name))hello('Python')【运行结果】HelloPython一、形参和实参函数的参数传递是指将实际参数传递给形式参数的过程，即函数在被调用时，向其传递实参，将实参引用传递给形参。如果函数有多个形参，则需要使用逗号进行分隔，当函数在被调用时会将实参按照相应的位置依次传递给形参，也就是说将第一个实参传递给第一个形参，将第二个实参传递给第二个形参，以此类推。【例】编写函数，接受两个整数，并输出其中最大数。defprintMax(a,b):#定义函数printMax(a,b)ifa>b:print(a,'isthemax')else:print(b,'isthemax')printMax(8,5)#调用函数printMax(a,b)【运行结果】8isthemax16一、形参和实参二、默认值参数定义函数时，可以为函数的参数设置默认值，这个参数被称为默认值参数。带有默认值参数的函数定义语法如下所示。def函数名(…,形参名=默认值):函数体【例】在函数定义中使用默认值参数。defnew_member(name,student_id,grade="大一"):#定义函数中使用默认值参数print("姓名",name)print("学号",student_id)print("年级",grade)print("---------------------------")return#调用函数new_member("张三","0001")new_member("李四","0002","大二")18二、默认值参数【运行结果】姓名

张三学号0001年级

大一---------------------------姓名

李四学号0002年级

大二---------------------------默认值参数必须出现在函数参数列表的最右端，任何一个默认值参数右边不能有非默认值参数。19二、默认值参数基本语法格式如下所示。def函数名([形参列表,]*a,**a):

函数体*a用来接收任意多个实参并将其放在一个元组中。**a是用来接收多个“键-值”对实参并将其放在字典中。20三、可变参数【例】使用可变参数*a。>>>defdemo1(*a):print(a)>>>demo1('大一','大二','大三')('大一','大二','大三')三、可变参数【例】使用不定长参数**a。>>>defdemo2(**a):foriteminkwargs.items():print(item)>>>demo2(张三='大一',李四='大二',王五='大三')('张三','大一')('李四','大二')('王五','大三')三、可变参数感谢您的观看Python编程基础return语句函数并非总是直接输出数据，它还可以处理一些数据，并返回一个或一组值。函数返回的值被称为返回值。26引入Python中，用def语句创建函数时，可以用return语句指定应该返回的值，该返回值可以是任意类型。调用函数的一方，可以使用变量来接收函数的返回结果。函数中，使用return语句的语法格式如下：

return[返回值]其中，返回值参数可以指定，也可以省略不写（将返回空值None）。27return语句return语句【例】定义循环求和函数，要求把求和结果返回。defsum(num1,num2):s=0whilenum1<=num2:s=s+num1num1+=1returns#使用return语句把求和结果返回s2=sum(1,100)#函数赋值给变量print("sum=%d"%(s2))print(sum(1,100))#函数返回值作为其他函数的实际参数执行程序，运行结果如下所示。sum=50505050return语句特别强调：以下情况Python将认为该函数以returnNone结束。-函数没有return语句-函数有return语句但是没有执行到-只有return关键字而没有返回值【例】定义求商函数，使用return语句根据条件判断有选择性地返回。30return语句【运行结果】感谢您的观看Python编程基础函数的嵌套和递归一、函数的嵌套二、递归函数函数在定义时还可以在其内部嵌套定义另外一个函数，此时嵌套的函数称为外层函数，被嵌套的函数称为内层函数。【例】在outer()函数中嵌套定义inner()函数。defouter(a,b):#定义外层函数outer()result=a+bprint("我是外层函数")print(result)

definner():#定义内层函数inner()print("我是内层函数")inner()#outer()函数外调用inner()函数一、函数的嵌套注意：inner()函数只在定义开始到outer()函数结束范围内有效Python还允许在一个函数中调用另外一个函数，这就是函数的嵌套调用。【例】函数的嵌套调用。defouter(a,b):#定义外层函数outer()result=a+bprint("我是外层函数")print(result)definner():#定义内层函数inner()print("我是内层函数")inner()#调用函数inner()outer(1,2)一、函数的嵌套执行程序，运行结果如下所示。我是外层函数3我是内层函数函数在定义时可以直接或间接地调用其他函数。若函数直接或间接地调用自身，则这个函数被称为递归函数，Python支持函数的递归调用。直接递归调用间接递归调用

提示这两种递归调用都是无休止地调用自身。因此，为了防止无限递归，所有递归函数都需要设定终止条件。二、递归函数二、递归函数递归函数的一般定义格式如下：

def

函数名([参数列表])：

if边界条件：

rerun结果 else:

return递归公式【例】用递归函数求解n!（n为整数）。deffunc(num):ifnum==0:return1else:returnnum*func(num-1)num=int(input("请输入一个整数:"))result=func(num)print(f"{num}!=%d"%result)程序运行效果二、递归函数n!=1*2*3*…*n，可以分为以下两种情况：1.当n=0时，所得的结果为1。

边界条件2.当n>0时，所得的结果为n*(n-1)!。

递归公式阶乘n!deffunc(4):ifnum==0:return1else:return4*func(3)deffunc(3):ifnum==0:return1else:return3*func(2)deffunc(2):ifnum==0:return1else:return2*func(1)deffunc(1):ifnum==0:return1else:return1*func(0)deffunc(0):ifnum==0:return111264！=24二、递归函数通常使用递归函数解决结构相似的问题，它可以采用递归的方式，将一个复杂的大型问题转化为与原问题结构相似的、规模较小的若干个子问题，之后再对最小化的子问题求解，从而得到原问题的解。感谢您的观看Python编程基础变量的作用域一、局部变量二、全局变量三、global关键字当一个程序中包含多个函数时，可在各函数中分别定义变量。变量并非在程序的任意位置都可以被访问，其访问权限取决于变量定义的位置，其所处的有效范围称为变量的作用域。一个变量在函数外部定义和在函数内部定义，其作用域是不同的。根据变量作用域的不同，可将变量分为局部变量（LocalVariable）和全局变量（GlobalVariable）两种类型。46引入局部变量是指在函数内部定义的变量，它的作用域仅限于函数内部，出了函数就不能使用。【例】局部变量的使用。deftest_one():number=10 #局部变量print(number) #函数内部访问局部变量test_one()print(number) #函数外部访问局部变量【运行结果】10

Traceback(mostrecentcalllast):

File"D:/PycharmProjects/untitled/1.py",line5,in<module>

print(number) #函数外部访问局部变量

NameError:name'number'isnotdefined47一、局部变量二、全局变量除了在函数内部定义变量，Python还允许在所有函数的外部定义变量，这样的变量称为全局变量。和局部变量不同，全局变量的默认作用域是整个程序，即全局变量既可以在各个函数的外部使用，也可以在各函数内部使用。二、全局变量【例】全局变量的使用。number=10 #全局变量deftest_one():print(number) #函数内部访问全局变量test_one()print(number) #函数外部访问全局变量【运行结果】1010三、global关键字如果想要在函数内部给一个定义在函数外的变量赋值，那么这个变量就不能是局部的，她的作用域必须是全局的，这时，就可以通过global关键字来声明这个变量为全局变量。使用global关键字可分为以下两种情况。

情况一：一个变量已经在函数外定义，如果在函数内需要为这个变量赋值，并要将这个赋值结果反映到函数外，可以在函数内用global声明这个变量，将其声明为全局变量。情况二：在函数内部直接将一个变量声明为全局变量，即便在函数外没有声明该变量，但是当函数执行后，被global修饰的变量仍将增加为新的全局变量。三、global关键字【例】用global关键字声明变量为全局变量。>>>defdemo():globalx#使用global声明变量x为全局变量x=3y=4print(x,y)>>>x=5#函数外定义全局变量x值为5>>>demo()#调用demo()函数34>>>x#函数外访问x变量3>>>y#函数外访问y变量Traceback(mostrecentcalllast):File"<input>",line1,in<module>NameError:name'y'isnotdefined感谢您的观看Python编程基础匿名函数匿名函数Python有一种特殊的函数叫“匿名函数”，它其实是没有使用def语句定义函数的标准方式，而是用lambda关键字的方式来简略定义的函数。匿名函数没有函数名，而是将函数名作为函数结果进行返回。55匿名函数匿名函数定义如下所示。函数名=lambda[参数列表]:表达式其中，表达式表示函数要进行的操作。【例】匿名函数的定义和使用>>>f=lambdaa,b:a+b>>>f(1,2)3匿名函数常用在临时需要一个类似于函数的功能，但又不想定义函数的场合。56匿名函数【例】给定多位学生信息（包括学号、姓名和成绩），按成绩排序后输出。stu=[{'num':'202201','name':'张三','score':89},{'num':'202202','name':'李四','score':95},{'num':'202203','name':'王五','score':85}] #定义学生信息stu.sort(key=lambdax:x['score']) #按成绩排序forsinstu:print('学号:',s['num'],'姓名:',s['name'],'成绩:',s['score']) #输出列表【运行结果】学号:202203姓名:王五成绩:85学号:202201姓名:张三成绩:89学号:202202姓名:李四成绩:9557匿名函数具有以下特点：1）lambda表达式中只包含一个表达式，函数体比def简单很多，代码更加简洁；2）lambda表达式的主体是一个表达式，而不是一个代码块。仅仅能在lambda表达式中封装有限的逻辑进去；3）匿名函数拥有自己的命名空间，且不能访问自己参数列表之外或全局命名空间里的参数。匿名函数感谢您的观看Python编程基础模块一、模块的定义和分类二、模块的导入和使用63一个.py⽂件就可以称之为一个模块，模块用来归置类、函数、变量和可执行代码，将功能类似的类或者函数放到同一模块，使代码结构更加清晰。一、模块的定义和分类64模块可以分为三类：（1）内置标准模块（⼜称标准库）：Python解释器自带，可以执⾏help(‘modules’)查看所有Python⾃带模块列表。（2）第三⽅模块（又称第三方库）：开源模块，可通过“pipinstall模块名”联网安装，手动安装之后才可使用。（3）自定义模块：用户自己自行编写的尾缀.py的文件。为了更好地组织模块,通常会把多个模块放在一个包中。一、模块的定义和分类65导入模块的方式：（1）import模块名（2）from模块名import功能名（3）from模块名import*（4）import模块名as别名（5）from模块名import功能名as别名二、模块的导入与使用66在Python中用关键字import来引入某个模块。语法结构如下所示。import模块名1,模块名2,...使用模块里的函数时，语法结构如下所示。模块名.函数名()#使用模块里的函数【例】使用import导入模块。importdatetimex=datetime.datetime.now()print(x)【运行结果】2022-10-2714:30:12.2171521.import导入67from…import语句允许编写人员只导入模块的一部分。语法结构如下所示。from模块名import函数名(变量名)1,函数名(变量名)2....【例】使用from…import语句导入模块。fromtimeimportgmtimeifgmtime().tm_year==2022:foriinrange(1,13):print(str(gmtime().tm_year)+'年'+str(i)+'月')2.from…import语句68把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间时，还可以使用from…import*语句，语法结构如下所示。from模块名import*3.from…import*

语句注意：“from模块名import*”语句与“import模块名”都能导入指定模块的全部内容，但是相比之下，“import模块名”导入方式使用更加方便，因此在程序开发中更推荐使用“import模块名”的方式导入指定模块全部内容。69Python支持导入模块时为模块设置别名，语法结构如下所示。import模块名as别名

或

from模块名import功能名as别名4.as别名【例】使用as关键字设置别名。>>>importtimeastt#导入模块时设置别名为tttime.sleep(1)>>>NameErrorTraceback(mostrecentcalllast)<ipython-input-2-07a34f5b1e42>in<module>()---->1time.sleep(1)NameError:name'time'isnotdefined>>>tt.sleep(1)#使用别名才能调用方法>>>fromtimeimportsleepassp#导入方法时设置别名sleep(1)>>>NameErrorTraceback(mostrecentcalllast)<ipython-input-5-82e5c2913b44>in<module>()---->1sleep(1)NameError:name'sleep'isnotdefined>>>sp(1)#使用别名才能调用方法感谢您的观看Python编程基础任务1设计饮品自动售货机程序随着无人新零售经济的崛起，商场、车站、大厦等各种场所都引入了无人饮品自动售货机，方便人们选购自己想要的饮品。购买者选择想要的饮品，通过投币或扫码的方式支付，支付成功后从出货口取出饮品。本任务将带领大家编写Python程序，利用函数设计具有显示饮品信息、计算总额等功能的饮品自动售货机程序。73任务描述功能需求1.展示商品信息（"可口可乐":2.5元,"百事可乐":2.5元,"冰红茶":3元,"脉动":3.5元,"果缤纷":3元,"绿茶":3元,"茉莉花茶":3元,"尖叫":2.5元）；2.提示用户输入购买的商品和数量；3.计算需要支付的总金额。74任务实施完成本任务，我们需要定义函数分别实现相关功能。1.定义函数all_goods（），利用字典结构存储饮品信息，使用return语句把饮品信息返回。75任务实施2.定义函数show_goods（）用来显示饮品信息。76任务实施3.定义函数total（）用来计算需要支付的总金额。77任务实施4.定义一个控制饮品自动售货机操作流程的函数main（）。78任务实施感谢您的观看Python编程基础任务2

求解汉诺塔问题

汉诺塔游戏是一款风靡全球的益智游戏，它让玩家们可以通过完成各种不同的挑战，来锻炼自己的思维能力和解决问题的能力。该游戏是指在一座汉诺塔内，有三根柱子，编号A、B、C，柱子A自下而上、由大到小按顺序放置有64个盘子。游戏的目标：把A柱子上的盘子全部移到C柱子上，并保持原有顺序叠好全盘。每次只能移动一个盘子，并且在移动过程中三根柱子上都始终保持大盘在下、小盘在上的状态。82任务描述本任务将带领大家编写Python程序，使用递归函数求解汉诺塔问题。此任务用递归函数求解汉诺塔问题时，可以先将汉诺塔游戏抽象为数学问题。假设移动盘子数为N。此时可分为三个子步骤来完成。步骤一：以C柱子为中介，从A柱子将1至N-1号盘子移至B柱子。步骤二：将A柱子中剩下的第N号盘子移至C柱子。步骤三：以A柱子为中介，从B柱子将1至N-I号盘子移至C柱子。83任务实施本任务可设计递归函数hanoi(n,a,b,c)其中n、a、b和c分别表示盘子数、源柱、中介柱和目标柱。当函数调用一次，盘子数减1，当盘子数减至1时，递归结束。84任务实施本任务可设计递归函数hanoi(n,a,b,c)（其中n、a、b和c分别表示盘子数、源柱、中介柱和目标柱。）如果n为1，则将这一个盘子从a柱直接移到c柱，n=1是递归的临界条件。否则执行以下步骤：1.递归调用hanoi(n-1,a,c,b)，将n-1个盘子借助c柱从a柱移到b柱。2.将第n号盘子从a柱移到c柱。3.递归调用hanoi(n-1,b,a,c)，将n-1个盘子借助a柱从b柱移到c柱。85任务实施defhanoi(n,a,b,c):

if(n==1):

#直接将盘子从a移动到c

print(a+"->"+c)returnelse:

#先将n-1个盘子从a移到b

hanoi(n-1,a,c,b)

#再将1个盘子从a移到c

print(a+"->"+c)

#最后