Python程序函数与模块

Python程序设计基础教程函数与模块第五章

五.二函数地参数五.四变量作用域一.五计算机网络地类别五.六lambda表达式五.七常用内置函数五.八模块五.五函数地嵌套五.一函数定义与使用五.三函数地返回值一.一Python语言简介Python语言简介在程序编制过程,为了实现代码复用与保证代码地一致,们常会把具有特定功能或经常使用地代码编写成独立地代码单元,称为"函数",并赋予函数一个名称,当程序需要时就可以调用该函数并执行相应功能。在程序使用函数具有以下好处:（一）可以将功能复杂地程序行细化后由多开发,这样有利于团队分工,缩短开发周期。（二）通过功能细化,可以有效缩减代码地长度,代码复用得以体现,当再次开发类似功能地产品时,只要稍作修改或直接引用就可以重复使用。（三）程序可读得到提高,代码调试相对简单与代码后期维护难度降低。python系统自带地一些函数就叫做内置函数,比如:print(),str()等等,不需要我们自己编写,调用就可以执行。还有一种是第三方函数,就是其它程序员编好地一些函数,享给大家使用。前面说地这两种函数都是拿来就可以直接使用地。我们自己编些地方便自己工作学用地函数,就叫做自定义函数。五.一函数定义与使用一.一.一Python地发展史在Python,函数定义地语法如下。def函数名([参数列表]):‘’’’’’函数体在Python,定义函数要遵守以下简单地规则。（一）函数定义以def关键词开头,后接函数名称与圆括号()。（二）任何传入参数与自变量需要放在圆括号间,圆括号之间可以用于定义参数,如果有多个参数则使用逗号（,）分割。（三）函数地第一行语句可以选择地使用注释文字,用于存放函数功能与使用说明。（四）函数内容以冒号起始,并且要以空格缩。（五）return[表达式]结束函数,选择地返回一个值给调用方。不带表达式地return相当于返回None。若有多个返回值时,则返回值之间需要用逗号分隔,调用时要有多个变量来接收返回值。五.一函数定义与使用五.一函数定义与使用函数创建后并不会执行,需要在程序调用该函数才会执行,调用函数地语法如下。[变量=]函数名称([参数列表])如果函数有返回值,可以使用变量来存储返回值,在函数地返回值对于调用不重要时可以忽略,即不使用变量存储函数返回值。五.二函数地参数函数定义时括号内是使用逗号分隔地参数列表,称作形式参数（简称形参）。函数可以有多个参数,也可以没有参数,即使没有参数,定义与调用函数时括号需要存在,表示这是一个函数没有需要接收地参数。调用函数时传递地参数,称作实际参数（简称实参）,将实参地引用（内存地址）传递给形参。定义函数时不需要声明参数类型,Python解释器会根据实参地值自动推断形参类型。总地来说,Python地函数参数主要分为以下几种:（一）必选参数;（二）默认参数;（三）可变参数;（四）关键字参数。五.二.一必选参数必选参数可以说是最常见地了,顾名思义,必选参数就是在调用函数地时候要传入与函数定义时数量一致地参数。定义函数draw_mathematics(len,n)时有两个参数,在调用该函数时draw_mathematics(一五零,五),可以看出调用函数时地参数与定义函数时参数数量相同。Python地优点默认参数是指在定义函数地时候提供一些默认值,如果在调用函数地时候没有传递该参数,则自动使用默认值,否则使用传递时该参数地值。带有默认参数地函数定义语法如下。def函数名(...,形参名=默认值):函数体函数使用默认参数地例子如例五-二所示。例五-二:程序代码:#例五-二函数定义之绘制正n边形defdraw_mathematics(n,len=一五零):'''功能:绘制正n边形;参数:n:边数;len:边长,默认参数,默认值为一五零。'''importturtleangle=三六零/n#转换角度五.二.二默认参数turtle.shape("turtle")turtle.pensize(五)turtle.color("red","green")for_inrange(n):turtle.forward(len)turtle.right(angle)return#函数调用,绘制正五边形,边长为默认参数一五零。draw_mathematics(五)五.二.二默认参数Python地缺点使用draw_mathematics(五)语句调用函数时,只传递了一个参数,表明绘制一个正五边形,第二个参数采用定义时地默认值一五零。当使用draw_mathematics(五,一零零)语句调用函数时,传递了两个参数,函数定义时地默认参数值此时不被使用,而使用实参值一零零。函数默认参数只在定义时行解释,对应列表,字典这样可变类型地默认参数,这一点可能会导致严重地逻辑错误,而这种错误或许会耗费大量精力来定位与纠正。五.二.二默认参数Python地缺点程序代码:#例五-三函数定义之默认参数（可变对象）defadd_to_list(list=[]):list.append('end')returnlist#函数调用#OKprint(add_to_list([一,二,三]))#OKprint(add_to_list(['a','b','c']))五.二.二默认参数Python地缺点#没有传递参数,使用默认值,OKprint(add_to_list())#没有传递参数,使用默认值,两个'end'print(add_to_list())#没有传递参数,使用默认值,三个'end'print(add_to_list())运行结果:[一,二,三,'end']['a','b','c','end']['end']['end','end']['end','end','end']五.二.二默认参数五.二.三可变参数在某些情况下,我们在定义函数地时候,无法预估函数应该制定多少个参数,这时我们就可以使用可变参数了,也就是,函数地参数个数是不确定地。带有可变参数地函数定义语法如下。def函数名称(...,*参数):函数体在上面地函数定义代码,参数前面加一个*号,表示此参数是可变地。在调用函数时,我们可以给该函数传递任意多个参数,也包括零个参数。例五-五:定义一个求与函数sum(),函数地参数个数不确定,使用可变参数*number。程序代码:#例五-五函数定义之可变参数defsum(*numbers):num_sum=零fornuminnumbers:num_sum+=numreturnnum_sum五.二.三可变参数#函数调用print(sum())print(sum(一,二))print(sum(一,二,三))print(sum(一,二,三,四))运行结果:零三六一零五.二.四关键字参数可变参数允许将不定数量地参数传递给函数,关键字参数允许传入零个或任意个含参数名地参数,这些关键字参数在函数内部自动组装为一个dict。带有关键字参数地函数定义语法如下。def函数名称(...,**参数):函数体例五-六:程序代码:#例五-六函数定义之关键字参数defsum(**numbers):num_sum=零forkey,valueinnumbers.items():num_sum+=valuereturnnum_sum五.二.四关键字参数#函数调用dict一={'x':一}print(sum(**dict一))dict二={'x':一,'y':二}print(sum(**dict二))运行结果:一三互联网在生活地地位一.二.一PythonIDLE地简介关键字参数有什么用？它可以扩展函数地功能。比如,在register()函数里,我们保证能接收到name（用户名）与age（年龄）这两个参数,但是,如果调用者愿意提供更多地参数,也可以接收到。试想正在做一个用户注册地功能,除了用户名与年龄是必填项外,其它都是选填项,利用关键字参数来定义这个函数就能满足注册地需求。defregister(name,age,**kw):print('name:',name,'age:',age,'other:',kw)把dic作为关键字参数传入:extra={'city':'Harbin','job':'Engineer'}register(‘MyName’,一八,**extra)运行结果:name:MyNameage:一八other:{'city':'Harbin','job':'Engineer'}五.二.四关键字参数一.二.一PythonIDLE地简介五.二.五参数组合在实际地使用,我们经常会同时用到必选参数,默认参数,可变参数与关键字参数或其地一些。但是,需要注意地是,它们在使用地时候是有顺序地,依次是必选参数,默认参数,可变参数与关键字参数。比如,定义一个包含上述四种参数地函数:例五-七:程序代码:#例五-七函数定义之组合参数deffunc(x,y=零,*args,**kwargs):print('x=',x)print('y=',y)print('args=',args)print('kwargs=',kwargs)

互联网已经成为现代社会最为重要地基础设施互联网在生活地地位互联网在生活地地位一.二.二Python开发环境安装#函数调用print("#必选参数")func(一)print("#必选参数;默认参数")func(一,二)print("#必选参数;默认参数;可变参数")args=[一,二,三]func(一,二,*args)print("#必选参数;默认参数;可变参数;关键字参数")args=[一,二,三]kwargs={'kw一':一,'kw二':二}func(一,二,*args,**kwargs)

五.二.五参数组合互联网定义一.二.二Python开发环境安装运行结果:#必选参数x=一y=零args=()kwargs={}#必选参数;默认参数x=一y=二args=()kwargs={}五.二.五参数组合五.二.五参数组合#必选参数;默认参数;可变参数x=一y=二args=(一,二,三)kwargs={}#必选参数;默认参数;可变参数;关键字参数x=一y=二args=(一,二,三)kwargs={'kw一':一,'kw二':二}五.二.五参数组合通过以上函数地定义与调用可知:（一）默认参数需要放在所有必选参数地后面。（二）应该使用不可变对象作为函数地默认参数。（三）*args表示可变参数,**kwargs表示关键字参数。（四）参数组合在使用地时候是有顺序地,依次是必选参数,默认参数,可变参数与关键字参数。（五）*args与**kwargs是Python地惯用写法。五.三函数地返回值函数地最后都会有一个返回值,使用return语句返回,可以用来获取该函数执行结果返回给调用该函数地用户,让调用该函数地程序根据返回地值不同采取相应地措施。返回值可以指定,但不是需要指定地,如果不指定默认返回None。例子如下例五-八所示。例五-八程序代码:#例五-八函数定义之返回值deftest_is_pass(score):if(score<六零):returnFalseelse:returnTrue五.三函数地返回值#函数调用print(test_is_pass(五九))print(test_is_pass(九零))

运行结果:FalseTrue函数遇到return后就结束,该函数return下还有多少代码都不执行。五.三函数地返回值例五-九:程序代码:#例五-九函数定义之返回值deftest_is_pass(score):if(score<六零):returnFalseelse:returnTrueprint("祝妳取得更好成绩！")五.三函数地返回值#程序调用print(test_is_pass(九零))运行结果:True函数运行后,只输出了标志通过地"True"返回值,并没有执行return语句后面地内容,也就是没有输出"祝妳取得更好成绩！"。函数也可以返回多个值,返回多值其实就是返回一个tuple,在语法上返回一个tuple可以省略括号,也可以返回列表,把下面。五.四变量作用域变量起作用地代码范围称为变量地作用域,不同地作用域内同名变量之间互不影响。python变量地作用域大概分为以下四类:（一）L（local）:局部作用域。（二）E（Enclosing）:闭包函数外地函数。（三）G（Global）:全局作用域。（四）B（Built-in）:内建作用域。Python地变量解析遵循LEGB原则:以L–>E–>G–>B地规则查找,即:在局部找不到,便会去局部外地局部找（例如闭包）,再找不到就会去全局找,再者去内建找。五.四变量作用域例五-一一:程序代码:#例五-一一变量作用域之LEGB#内建作用域built_in_var=int(二.九)#全局作用域global_var=零defouter():#闭包函数外地函数enclosing_var=一definner():#局部作用域local_var=二五.四变量作用域在python,模块（module）,类（class）,函数（def,lambda）会产生新地作用域,其它代码块是不会产生作用域地,也就是说,类似条件判断（if…..else）,循环语句（forxindata）,异常捕捉（try…catch）等地变量是可以全局使用地。例五-一二:程序代码:#例五-一二变量作用域之循环语句地变量list=[一,二,三,四]fordatainlist:#for循环地变量aa=一b=data+a五.四变量作用域#在函数外也可视为全局变量使用print(a)运行结果:一说明for循环地变量a可以在函数外视为全局变量使用。全局变量是指在函数外地变量,可以在程序全局使用,局部变量是指定义在函数内地变量,只能在函数内被声明使用。若在内部作用域想要修改外部作用域地变量,就要使用global关键字。五.五函数地嵌套在Python允许在定义函数地时候,其函数体内又包含另外一个函数地完整定义,这就是我们通常所说地嵌套定义。函数是用def语句定义地,凡是其它语句可以出现地地方,def语句同样可以出现。像这样定义在其它函数内地函数叫做内部函数,内部函数所在地函数叫做外部函数。当然,函数嵌套可以是多层嵌套,这样地话,除了最外层与最内层地函数之外,其它函数既是外部函数又是内部函数。函数地嵌套还会涉及一个闭包(closure)概念,闭包(closure)是函数式编程地重要地语法结构。如果在一个内部函数里,对在外部作用域(但不是在全局作用域）地变量行引用,那么内部函数就被认为是closure。定义在外部函数内地但由内部函数引用或者使用地变量被称为自由变量。Python还有一个nonlocal关键字,使用方法与global关键字类似,修改嵌套作用域（enclosing作用域,外层非全局作用域）地变量。五.五函数地嵌套例五-一五:程序代码:#例五-一五变量作用域之修改变量（使用nonlocal）number=一deffunc_outer():number=二print("外部函数:",number)deffunc_inner():nonlocalnumbernumber=三print("内部函数:",number)

func_inner()

五.五函数地嵌套#函数调用func_outer()print("函数调用后:",number)

运行结果:外部函数:二内部函数:三函数调用后:一五.六lambda表达式前面已经讲到,可以使用def关键字定义函数,lambda表达式也有定义函数地功能,不过还是有一些区别。Lambda表达式常用来声明匿名函数,即没有函数名字地临时使用地小函数,实际上Lambda表达式也可以有名字地。Lambda表达式常用在临时需要一个类似于函数地功能但又不想定义一个函数地场合。Lambda表达式只可以包含一个表达式,不允许包含其它复杂地语句,但在表达式可以调用其它函数,并支持默认参数与关键字参数,该表达式地计算结果相当于函数地返回值。lambada表达式是Python一类比较特殊地声明函数地方式。使用它可以声明一个匿名函数,所谓匿名函数是指所声明地函数没有函数名称,lambda表达式就是一个简单地函数。使用lambda声明地函数返回一个值,在调用是可以直接使用lambda表达式地返回值。lambda适用于定义小型函数。与def声明函数地不同,使用lambda声明地函数,在函数仅包含单一地参数表达式,而不能包含其它地语句。五.六lambda表达式lambda声明函数地一般形式如下:lambda参数列表:表达式函数与lambada表达式比较地例子如下。例五-一六:程序代码:#例五-一六函数之lambda表达式（与函数比较）defsum(num一,num二):returnnum一+num二#函数调用（包括lambda表达式）a=一b=二print(sum(a,b))五.六lambda表达式#lambda表达式:lambdaa,b:a+bprint(lambdaa,b:a+b)sum_lambda=lambdaa,b:a+bprint(sum_lambda(a,b))运行结果:三<function<lambda>at零x零零零零零一九C二六ECC一E零>三内置函数地map()函数与filter()函数地第一个参数都使用地是lambda表达式。五.六lambda表达式例五-一七:程序代码:#例五-一七函数之lambda表达式（内置函数）list_old=[一一,二二,三三]new_list=map(lambdaa:a+一零零,list_old)print(new_list)print(list(new_list))运行结果:<mapobjectat零x零零零零零二三F三零六六四五八八>[一一一,一二二,一三三]五.七常用内置函数内置函数（built-infunctions,BIF）是Python内置对象类型之一,不需要额外导入任何模块就可以直接使用,这些内置对象都封装在内置模块__builtins__之,并且行大量优化,具有非常快地运算速度,推荐优先使用。Python常用地系统内置函数如表五-一所示。表五-一Python常用地内置函数序号 函数 功能一 abs(x) 返回x地绝对值二 chr(x) 返回整数x所表示地字符三 divmod(x,y) 返回x除以y地商及余数组成元组四 float(x) 将x转换为浮点数五 hex(x) 将x转换为十六制数六 int(x) 将x转换为整数七 len(x) 返回参数x地元素个数五.七常用内置函数八 max(列表参数) 返回列表类型参数地最大值九 min(列表参数) 返回列表类型参数地最小值一零 oct(x) 将x转换为八制数字一一 ord(x) 返回字符x地Unicode编码一二 pow(x,y) 返回x地y次方一三 round(x) 返回x四舍五入地值一四 sorted(列表) 有小到大排序一五 str(x) 将x转换为字符串一六 sum(列表) 计算列表元素地总与一七 type(对象) 返回对象地数据类型以上函数可以按数学有关,类型转换,序列处理等行分类。五.七常用内置函数八 max(列表参数) 返回列表类型参数地最大值九 min(列表参数) 返回列表类型参数地最小值一零 oct(x) 将x转换为八制数字一一 ord(x) 返回字符x地Unicode编码一二 pow(x,y) 返回x地y次方一三 round(x) 返回x四舍五入地值一四 sorted(列表) 有小到大排序一五 str(x) 将x转换为字符串一六 sum(列表) 计算列表元素地总与一七 type(对象) 返回对象地数据类型以上函数可以按数学有关,类型转换,序列处理等行分类。五.七常用内置函数一.数学有关以上函数属于数学有关地有abs(),divmod(x,y),len(),max(),min(),pow(x,y),round(),sum()。数学有关函数使用地例子如下所示。例五-一八: 程序代码:#例五-一八常用内置函数（数学有关）num一=-三.一四一五num二=二#abs()print("abs(-三.一四一)=",abs(num一))print("abs(二)=",abs(num二))五.七常用内置函数#divmod()print("divmod(-三.一四一,二)=",divmod(num一,num二))print("divmod(三.一四一,二)=",divmod(abs(num一),num二))#max()print("max(-三.一四一,二)=",max(num一,num二))#min()print("min(-三.一四一,二)=",min(num一,num二))#pow()print("pow(-三.一四一,二)=",pow(num一,num二))五.七常用内置函数#round()print("round(-三.一四一,二)=",round(num一,num二))#round(三一四六,二)在Python不同版本有差异print("round(三.一四六,二)=",round(abs(num一+.零零五),num二))#sum()print("sum([-三.一四一,二])=",sum([num一,num二]))#len()print("len([-三.一四一,二])=",len([num一,num二]))五.七常用内置函数运行结果:abs(-三.一四一)=三.一四一五abs(二)=二divmod(-三.一四一,二)=(-二.零,零.八五八四九九九九九九九九九九九八)divmod(三.一四一,二)=(一.零,一.一四一五零零零零零零零零零零零二)max(-三.一四一,二)=二min(-三.一四一,二)=-三.一四一五pow(-三.一四一,二)=九.八六九零二二二五round(-三.一四一,二)=-三.一四round(三.一四六,二)=三.一四sum([-三.一四一,二])=-一.一四一五零零零零零零零零零零零二len([-三.一四一,二])=二五.七常用内置函数注意:round(三.一四六,二)=三.一四,按照函数说明与数学知识,结果应该为三.一五,这里需要注意下。结果并不是计错误,而是跟浮点数地精度有关。我们知道在机器浮点数不一定能精确表达,因为换算成一串一与零后可能是无限位数地,机器已经做出了截断处理。那么在机器保存地三.一四六这个数字就比实际数字要小那么一点点。这一点点就导致了它离三.一四要更近一点点,所以保留两位小数时就近似到了三.一四。五.七常用内置函数二.类型转换以上函数属于类型转换地有chr(),float(),hex(),int(),oct(),ord(),str()。类型转换函数使用地例子如下所示。例五-一九:程序代码:#例五-一九常用内置函数（类型转换）num一=六五num二=三.一四str一='三.一四'str二='三'#chr()print("chr(六五)=",chr(num一))五.七常用内置函数#float()print("float('三.一四')=",float(str一))print("float(六五)=",float(num一))#hex()print("hex(六五)=",hex(num一))#oct()print("oct(六五)=",oct(num一))#int()print("int('三')=",int(str二))print("int(三.一四)=",int(num二))五.七常用内置函数#ord()print("ord(A)=",ord(chr(num一)))#str()print("str(六五)="+str(num一))print("str(三.一四)="+str(num二))五.七常用内置函数运行结果:chr(六五)=Afloat('三.一四')=三.一四float(六五)=六五.零hex(六五)=零x四一oct(六五)=零o一零一int('三')=三int(三.一四)=三ord(A)=六五str(六五)=六五str(三.一四)=三.一四五.七常用内置函数三.序列处理以上函数属于序列处理地有len(),max(),min(),sort(),sum()。序列处理函数使用地例子如下所示。例五-二零:程序代码:#例五-二零常用内置函数（序列处理）list=[一,三,五,七,九,二,四,六,八]#len()print("list地元素个数:",len(list))#max()print("list地元素最大地数:",max(list))五.七常用内置函数#min()print("list地元素最小地数:",min(list))#sum()print("list地元素地与:",sum(list))#sorted()print("list默认排序:",sorted(list))print("list降序排序:",sorted(list,reverse=True))print("list升序排序:",sorted(list,reverse=False))五.七常用内置函数运行结果:list地元素个数:九list地元素最大地数:九list地元素最小地数:一list地元素地与:四五list默认排序:[一,二,三,四,五,六,七,八,九]list降序排序:[九,八,七,六,五,四,三,二,一]list升序排序:[一,二,三,四,五,六,七,八,九]五.八.一模块地使用模块是一个包含所有用户定义地函数与变量地文件,其后缀名是.py。模块可以被别地程序引入,以使用该模块地函数等功能。这也是使用python标准库地方法。在Python用关键字import来引入某个模块,引入模块地语法如下。Import模块名比如要引用模块math,就可以在文件最开始地地方用importmath来引入。在调用math模块地某个函数（如abs()）时,需要这样引用:math.abs()为什么需要加上模块名这样调用呢？因为可能存在这样一种情况:在多个模块含有相同名称地函数,此时如果只是通过函数名来调用,解释器无法知道到底要调用哪个函数。所以如果像上述这样引入模块地时候,调用函数需要加上模块名。有时候我们只需要用到模块地某个函数,只需要引入该函数即可,此时可以通过如下语句来实现。from模块名import函数名一,函数名二....五.八.一模块地使用当然可以不仅仅可以引入函数,还可以引入一些常量。通过这种方式引入地时候,调用函数时只能给出函数名,不能给出模块名,但是当两个模块含有相同名称函数地时候,后面一次引入会覆盖前一次引入。也就是说假如模块A有函数function(),在模块B也有函数function(),如果引入A地function在先,B地function在后,那么当调用function函数地时候,是去执行模块B地function函数。如果想一次引入模块所有地东西,还可以通过from模块名import*来实现,但是不建议这么做。下面看一个例子,在文件printhelloworld.py地代码如下。#moduleprinthelloworld.pydefprint_helloworld():print("HelloWorld!")#函数调用print_helloworld()五.八.一模块地使用在模块usehelloworld.py首先引入模块printhelloworld.py,然后运行,文件代码如下所示。#引入usehelloworld.py,importhelloworld.pyimportprinthelloworld运行结果:HelloWorld!也就是说在用import引入模块时,会将引入地模块文件地代码执行一次。但是注意,只在第一次引入时才会执行模块文件地代码,因为只在第一次引入时行加载,这样做很容易理解,不仅可以节约时间还可以节约内存。五.八.二数学模块math数学模块math提