数智素养通识（新医科版）课件 第11章 函数与库的使用

第11章函数与库的使用目录函数基础Contents01函数的使用0203本章小结与习题04Python库的使用函数基础01（一）函数的基本概念1.什么是函数？一段封装了特定功能、可被反复调用的代码。输入-2.4黑盒abs()输出2.4使用者只需掌握接口规则，无需关心内部实现示例：abs(x)求绝对值●形式参数（形参）：函数定义时括号中的变量，如x●实际参数（实参）：调用时传入的具体值，如-2.4print(abs(-2.4))#输出2.4（一）函数的基本概念2.Python中的4类函数（1）内置函数Python自带，abs()、len()、print()等，无需import即可直接调用（2）标准库函数随Python安装提供，需import导入math、random、os、datetime、json…（3）第三方库函数社区提供，需先pipinstall再importjieba、numpy、pandas、requests…（4）用户自定义函数

开发者按业务需求使用def自行定义

体现"自己造轮子"的灵活能力（二）函数的作用

一段封装了特定功能、可被反复调用的代码。01减少代码重复重复出现的逻辑只需编写一次，避免复制粘贴带来的维护隐患。02分解复杂问题把一个大任务拆分为若干子问题，每个函数解决一个小问题，逐个击破。03提升代码整洁度其主程序通过函数名即可读懂整体流程，代码结构清晰、便于阅读。04实现代码复用一次编写，多处甚至跨项目反复调用，真正实现"Don'tRepeatYourself"。函数的使用02（一）函数的定义引入场景：为什么要定义函数？在程序中分别计算5!、8!、10!时，会出现大量重复代码，可读性差且难维护。用def将"阶乘计算"封装成函数，就可以一次定义、反复调用。函数定义的六个语法要素def关键字def声明"我要定义函数"2函数名命名规则与变量一致3参数列表放在括号内，可为空4函数体缩进4个空格，写具体逻辑5return返回值可选，省略则默认返回None6文档字符串三引号写在第一行，说明功能（一）函数的定义基本语法模板def

函数名(参数列表):"""函数文档字符串"""函数体return[表达式]示例：封装阶乘函数fact(n)def

fact(n):"""计算n的阶乘n!"""result=1foriin

range(2,n+1):result=result*ireturnresult#一次定义，多处调用print(fact(5),fact(8),fact(10))（二）函数的调用调用的基本形式函数名(实际参数)程序执行到调用处时，会跳转到函数体执行；函数体执行结束后，回到调用处继续向下执行。形参vs实参•形参：定义函数时括号中的变量•实参：调用时真正传入的值调用示例：加法函数def

addFun(a,b):#a,b是形参total=a+breturntotal#调用时传入2025,2026是实参res=addFun(2025,2026)print(res)#输出:4051#形参a=2025,b=2026在函数内被使用（二）函数的调用预告：Python函数的四种参数类型根据传参方式的不同，Python支持以下四种参数类型，下一页详细展开：①位置参数按位置顺序一一对应实参数量/顺序必须匹配②默认参数定义时给定默认值调用时可省略该参数③关键字参数通过"形参名=值"传参传参顺序可以任意④可变参数*args/**kwargs接收任意数量的位置/关键字参数（二）函数的调用参数类型核心特点适用场景代码示例①位置参数（必备参数）实参按位置顺序与形参一一对应，数量必须严格一致。最常见的传参方式，参数意义明确、顺序固定。def

doctor_info(name,dept):print(name,dept)doctor_info("李思辰","外科")#按位置传入②默认参数（缺省参数）定义时为形参指定默认值，调用时可省略；必须放在位置参数之后。大多数场景取常用值，少数情况才需要覆盖默认。def

doctor_info(name,dept="外科"):print(name,dept)doctor_info("李思辰")#默认外科③关键字参数（命名参数）通过"形参名=值"传参，不必按形参定义顺序，可读性更强。参数较多或含义易混淆时，用名字"指名道姓"传参，减少错位。doctor_info(dept="内科",name="张辰娇")#顺序任意#仍可与位置参数混用④可变参数（*args/**kwargs）*args：任意位置参数打包为元组；**kwargs：任意关键字参数打包为字典。参数个数不固定的场景，例如求和、血糖最值统计等。def

doctor_info(name,dept,*directions):print(name,dept,directions)doctor_info("王医生","内科","专家门诊","周二上午")函数的四种参数类型（三）递归函数什么是递归函数？函数体内部直接或间接调用自身的函数，称为递归函数。核心思想：将大规模问题拆解为规模更小的同类型问题求解。递归的两个核心部分①基线条件（BaseCase）直接返回结果，停止递归——防止死循环②递归条件调用自身，且参数必须更接近基线条件（三）递归函数阶乘递归示例deffactorial(n):ifn==0:#基线条件return1else:returnn*factorial(n-1)#递归调用print(factorial(5))#输出:120递归调用过程示意展开：fact(5)fact(4)fact(3)fact(2)fact(0)=1回归：1←1×2=2←2×3=6←6×4=24←24×5=120先层层"展开"直到基线条件fact(0)=1，再带着返回值层层"回归"，最终得到5!=120。（四）函数的应用案例示例1：BMI指数计算器（位置参数+条件判断）·参数：姓名、身高h(米)、体重w(千克)·公式：BMI=w/(h×h)判定区间：BMI<18.5→偏瘦18.5~24.9→标准24.9~29.9→偏胖BMI≥29.9→肥胖defcalc_bmi(name,h,w):bmi=w/(h*h)ifbmi<18.5:res="偏瘦"elifbmi<24.9:res="标准"elifbmi<29.9:res="偏胖"else:res="肥胖"returnf"{name}BMI{bmi:.1f}{res}"（四）函数的应用案例示例2：血糖最值统计（可变参数*args）·使用可变参数*p接收任意数量的血糖测量值·遍历所有参数，返回字典包含最大值与最小值my_fun1(6.2,6.1,7.1,6.8,7.2)→{'血糖最大值':7.2,'血糖最小值':6.1}defmy_fun1(*p):max_val=p[0];min_val=p[0]forvinp:ifv>max_val:max_val=vifv<min_val:min_val=vreturn{"max":max_val,"min":min_val}Python库的使用03（一）Python内置库的使用1.库的四种导入方式内置库随Python自带，需通过import导入使用；math库提供常用数学常量与函数。①import模块名importmathmath.fabs(-255.3)②import...as别名importmathasmama.fabs(-255.3)③from...import函数frommathimportfabsfabs(-255.3)④from...import*frommathimport*fabs(-255.3)⚠同名冲突（一）Python内置库的使用2.常用内置库一览常用内置库一览os操作系统/IOsys命令行参数math数学运算random随机数jsonJSON解析datetime日期时间提示：内置库无需安装，import后即可使用。（一）Python内置库的使用3.

math库常用常量与函数●数学常量math.pi=3.1415926...math.e=2.71828...math.inf=无穷大圆周率π、自然对数底数e、无穷大●幂运算与对数math.pow(x,y)x的y次幂math.sqrt(x)平方根math.log(x)自然对数math.log10(x)以10为底对数●三角函数（参数为弧度）math.sin(x)math.cos(x)math.tan(x)math.asin(x)math.acos(x)math.atan(x)●取整与常用函数math.ceil(x)向上取整（天花板）math.floor(x)向下取整（地板）math.fabs(x)绝对值math.factorial(x)阶乘math.gcd(a,b)最大公约数（一）Python内置库的使用用math解决几何计算，用datetime处理日期时间——两个典型案例演示内置库的实际使用。1示例一：圆的面积与周长利用math.pi和math.pow()编写函数，输入半径r返回面积S和周长L。1234567891011importmath_def

my_area(r):s=math.pi*math.pow(r,2)l=2*math.pi*rreturns,l_r=5s,l=my_area(r)print("面积=%.2f"%s)print("周长=%.2f"%l)输出结果（r=5时）：面积=78.54周长=31.42✦关键点：math.pi提供高精度π；math.pow(r,2)等价于r**2。✦结果保留2位小数，适合实际教学场景演示。4.内置库的应用案例2示例二：生日提醒用datetime.date记录生日，比对"月/日"输出今日寿星。1234567891011121314importdatetime_birthdays=[{"name":"张志强","birthday":datetime.date(2006,2,16)},{"name":"李思辰","birthday":datetime.date(2005,8,20)}]today=datetime.date.today()forpinbirthdays:b=p["birthday"]ifb.month==today.monthandb.day==today.day:print(p["name"]+"生日快乐！")今日若为8月20日：李思辰生日快乐！✦关键点：.today()获取当天日期，比对month/day即可判断生日。✦不比较年份——年龄不同但月日匹配即可提醒。（一）Python内置库的使用4.内置库的应用案例（二）Python第三方库的使用1.安装与常用库第三方库需先通过pip安装再import；它们覆盖数据处理、可视化、网络、机器学习等领域。pip包管理工具——安装第三方库①默认源安装$pipinstall库名②国内镜像（推荐，解决下载慢/失败）$pipinstall-itsinghua库名清华大学TUNA镜像源，国内访问速度快、稳定性高。③安装后使用importnumpyasnp#与内置库用法一致⚑pip常用小贴士•pipinstall--upgrade库名升级库•pipuninstall库名卸载库•piplist查看已安装库（二）Python第三方库的使用1.安装与常用库常用第三方库概览NumPy科学计算基础提供高性能多维数组ndarray与矩阵运算，是数据科学基石。_Pandas数据分析处理Series/DataFrame二维表结构，支持CSV/Excel/SQL读写。Matplotlib数据可视化2D绘图库，支持折线图、散点图、柱状图、箱型图等多种图表。Scikit-learn机器学习封装分类、回归、聚类、降维等经典机器学习算法与工具。RequestsHTTP网络请求简洁优雅的HTTP库，一句代码即可发送GET/POST请求。BeautifulSoup网页解析HTML/XML解析库，配合Requests可快速提取网页数据（爬虫）。（二）Python第三方库的使用2.第三方库的基础使用NumPy▍导入方式importnumpyasnp▍核心功能·多维数组ndarray与矩阵运算·常用属性：shape/size/dtype·统计函数：sum/mean/std▍示例代码arr=np.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]])print(arr.shape)#(3,3)print(np.sum(arr))#45print(np.mean(arr))#5.0print(np.std(arr))#2.58（二）Python第三方库的使用2.第三方库的基础使用Pandas▍导入方式importpandasaspd▍核心功能·Series一维序列与DataFrame二维表·支持分组、过滤、合并、透视·读写CSV/Excel/S