Python語言基礎第7章函數(shù)與模塊7.1函數(shù)定義7.2函數(shù)調用7.3函數(shù)的參數(shù)傳遞7.3.1不改變實參值的參數(shù)傳遞7.3.2改變實參值的參數(shù)傳遞7.3.3位置參數(shù)

7.3.4默認值參數(shù)7.3.5關鍵字參數(shù)

7.3.6形參的可變長度

7.3.7實參的序列解包第7章函數(shù)與模塊7.4函數(shù)的嵌套與遞歸7.4.1函數(shù)嵌套7.4.2函數(shù)遞歸7.5模塊與庫7.5.1模塊的定義與使用7.5.2標準庫7.5.3第三方庫7.6變量的作用域7.6.1局部變量

7.6.2全局變量7.7函數(shù)應用舉例7.1函數(shù)定義在代數(shù)中，使用函數(shù)，求一個數(shù)的平方，如3的平方，通常是這樣做的：設f(x)=x2f(3)=9在Python中，使用函數(shù)完成上述功能，Python函數(shù)應寫成如下形式：deff(x):returnx*xprint(“f(3)=”,f(3))或print(f(3))或f(3)函數(shù)的幾個要素：自變量、因變量、函數(shù)自變量和因變量的對應關系、函數(shù)名以及函數(shù)調用，在Python中都具備，只是在書寫形式上與代數(shù)略有區(qū)別。Python中函數(shù)的語法形式：def函數(shù)名稱（0個或多個變量）：縮進函數(shù)體[return返回值]說明：(1)def是關鍵字，用于定義函數(shù)。(2)函數(shù)名用于標識函數(shù)。(3)零個或多個變量在Python中稱為形式參數(shù)，簡稱形參。(4)函數(shù)定義的第一行以冒號結束。(5)函數(shù)體由實現(xiàn)函數(shù)功能的一條或多條語句組成。(6)return語句用于把函數(shù)的結果帶回調用該函數(shù)的地方。7.2函數(shù)調用函數(shù)調用的語法格式：函數(shù)名稱（0個或多個表達式）說明：(1)函數(shù)調用時，函數(shù)名稱要和定義的函數(shù)名稱完全一致。函數(shù)調用時0個或多個表達式稱為實際參數(shù)，簡稱實參。(2)實參將數(shù)據(jù)或對象傳遞給形參，因此，實參必須要有確切的值。要確保實參和形參之間在個數(shù)、順序、類型三個方面一致。例7-1編寫一個函數(shù)，功能是求平面上的點到原點的距離，最后調用該函數(shù)。#distanceO.pydefdist(x,y):return(x*x+y*y)**0.5函數(shù)調用語句為：y=dist(3,4)y=dist(3,4)

defdist(x,y):return(x*x+y*y)**0.5

函數(shù)返回值返回到調用函數(shù)的地方

實參傳遞給形參實參形參的傳遞關系和函數(shù)返回值更常見的一個main()函數(shù)定義，它沒有實參，也沒有返回值。定義一個main()函數(shù)，改寫求平面上的點到原點距離的程序。#distanceOmain.pydefmain():#定義main()函數(shù)y=dist(3,4)print("y=",y)defdist(x,y):#定義dist(x,y)函數(shù)return(x*x+y*y)**0.5main()#調用上面定義的main()函數(shù)7.3函數(shù)的參數(shù)傳遞7.3.1不改變實參值的參數(shù)傳遞例7-3不改變實參值的參數(shù)傳遞#passImmutble.pydeff(x):print("函數(shù)開始:x=",x,",id(x)=",id(x))x=x+5print("函數(shù)結束:x=",x,",id(x)=",id(x))returnxa=3print("程序開始:a=",a,",id(a)=",id(a))y=f(a)print("程序結束:a=",a,",id(a)=",id(a),",y=",y)7.3.2改變實參值的參數(shù)傳遞將實參引用對象的內存地址傳遞給形參。這樣，形參和實參具有相同的內存地址值，也就是引用同一個對象。例7-4一個學生的2門課成績存放在列表中，現(xiàn)編寫一個函數(shù)，實現(xiàn)向列表添加一門課成績。#passMutable.pydeff(lst):print("函數(shù)開始:lst=",lst,",id(lst)=",id(lst))lst.append(100)print("函數(shù)結束:lst=",lst,",id(lst)=",id(lst))returnlstlis=[80,90]print("程序開始:lis=",lis,",id(lis)=",id(lis))f(lis)print("程序結束:lis=",lis,",id(lis)=",id(lis))程序運行結果：程序開始:lis=[80,90],id(lis)=41738368函數(shù)開始:lst=[80,90],id(lst)=41738368函數(shù)結束:lst=[80,90,100],id(lst)=41738368程序結束:lis=[80,90,100],id(lis)=417383687.3.3位置參數(shù)實參是按照出現(xiàn)的位置與形參一一對應的，與參數(shù)的名稱無關，此時的參數(shù)稱為位置參數(shù)。例7-5已知存款額（p）和年利率（r）、每年利率的復合次數(shù)（m）和利率累積的年數(shù)（t），計算出儲蓄賬戶中的余額。復利公式為#balance.pydefcapiInter(p,r,m,t):amount=p*(1+r/m)**(m*t)returnamountp=eval(input("p="))r=eval(input("r="))m=eval(input("m="))t=eval(input("t="))balance=capiInter(p,r,m,t)print("balance=",balance)形式參數(shù)實際參數(shù)balance=capiInter(p,r,m,t)

defcapiInter(p,r,m,t)

圖7-8位置參數(shù)的傳遞方式7.3.4默認值參數(shù)一個函數(shù)的某些（或全部參數(shù)）可以有默認值——當沒有值傳遞給它們時而賦給的值。在定義函數(shù)時，可以直接給形式參數(shù)賦默認值，這時的參數(shù)稱為帶默認值的參數(shù)。函數(shù)定義的語法形式是：def函數(shù)名（參數(shù)，默認值參數(shù)=默認值，…）：縮進函數(shù)體[return返回值]說明：在函數(shù)定義中，沒有默認值的參數(shù)必須放在有默認值的參數(shù)前面。例7-6本地大學的新生中，大多數(shù)都是18歲，有一半的男生。在定義學生函數(shù)時，學生的年齡、性別、籍貫形參可設置為默認值參數(shù)。這樣，在調用函數(shù)時，如果實參的值和默認值相同，那么就可以在函數(shù)調用中忽略該實參。defstudent(name,age=18,sex='男',province='陜西'):return(name,age,sex,province)print(student("張三"))#省略實參age=18,sex='男',province='陜西'print(student("李四",19))#省略實參sex='男',province='陜西'print(student("王五",19,'女'))#省略實參province='陜西'print(student("陳六",17,'女','河南'))#沒有省略的實參7.3.5關鍵字參數(shù)關鍵字參數(shù)傳遞，它直接指定把某個實參的值傳遞給某個形參，此時的參數(shù)稱為關鍵字參數(shù)。關鍵字參數(shù)不再按位置進行一一對應的參數(shù)傳遞。deftotalScore(math,english,computer):total=math+english+computeraverage=total/3return(total,average)math1=eval(input("math="))english1=eval(input("english="))computer1=eval(input("computer="))total,average=totalScore(english=english1,computer=computer1,math=math1)print("total={},average={}".format(total,average))總結在函數(shù)調用中有兩種實際參數(shù)：位置相關參數(shù)和關鍵字參數(shù)。關鍵字參數(shù)具有“形參名=實參值”的形式，其中實參值是一個表達式，位置相關參數(shù)僅包含一個表達式。如果一個函數(shù)調用中有兩種類型的實際參數(shù)，位置相關參數(shù)必須放在關鍵字參數(shù)前面。函數(shù)調用中位置實參的數(shù)目必須等于或超過函數(shù)定義中位置形參的數(shù)目。在函數(shù)調用中，如果位置實參的數(shù)目超過函數(shù)定義中位置形參的數(shù)目，多出實參的值依次傳遞給剩余的形參（按照函數(shù)定義中形參出現(xiàn)的順序傳遞），沒有值傳遞的默認值參數(shù)，使用它們的默認值。位置相關參數(shù)的順序最為重要，而對于關鍵字參數(shù)而言，順序并不重要。7.3.6形參的可變長度在定義函數(shù)時，可變長度參數(shù)主要有兩種形式：單星號參數(shù)和雙星號（**）參數(shù)。例7-8單星號參數(shù)是在形參名前加一個星號（*），把接收到的多個實參組合在一個元組內，以形參名為元組名。defcalcuScore(*scores):#單星號形參用于把接收到的實參組合為元組sum=0forninscores:sum=sum+nprint("分數(shù):",*scores,end='')#打印元組scores的所有元素return(sum,sum/len(scores))sum1,av1=calcuScore(78)#第一次調用,scores接收1個實參78print("總分=",sum1,"平均分=",av1)sum2,av2=calcuScore(78,88)#第二次調用,scores接收2個實參78,88print("總分=",sum2,"平均分=",av2)sum3,av3=calcuScore(78,88,95)#第三次調用,scores接收3個實參78,88,95print("總分=",sum3,"平均分=",av3)程序運行結果：分數(shù):78總分=78平均分=78.0分數(shù):7888總分=166平均分=83.0分數(shù):788895總分=261平均分=87.0例7-9雙星號參數(shù)是在形參名前加兩個星號（**），把接收到的多個實參組合在一個字典內，以形參名為字典名。#dict1.pydefdict1(**p):#雙星號形參用于把接收到的實參組合為字典 foriteminp.items():#items()返回字典的所有"鍵-值"對 print(item)#打印字典的"鍵-值"對dict1(x=1,y=2,z=3)#調用函數(shù)，傳送實參給形參程序運行結果：('x',1)('y',2)('z',3)7.3.7實參的序列解包為含有多個變量的函數(shù)傳遞參數(shù)時，可以使用Python中的列表、元組、集合、字典以及其它可迭代對象作為實參，并在實參名前加一個星號，Python解釋器將自動進行序列解包，然后，將序列中的元素值依次傳遞給相同數(shù)量的單變量形參。#unPacking.pydefunPacking(a,b,c):print(a+b+c)#調用函數(shù)unPacking(a,b,c)，實參分別為列表、元組、字典、字典的“值”和集合lst=[1,2,3]print(lst,":",end='')unPacking(*lst)#列表解包tup=(1,2,3)print(tup,":",end='')unPacking(*tup)#元組解包dic={1:'a',2:'b',3:'c'}print(dic,":",end='')unPacking(*dic)#字典解包，默認使用字典的“鍵”print(dic.values(),":",end='')unPacking(*dic.values())#字典的“值”解包set1={1,2,3}print(set1,":",end='')unPacking(*set1)#集合解包程序運行結果：[1,2,3]:6(1,2,3):6{1:'a',2:'b',3:'c'}:6dict_values(['a','b','c']):abc{1,2,3}:6總結：在定義函數(shù)與調用函數(shù)時，實參與形參的對應關系如下：(1)實參與形參都是簡單類型（整型、浮點型、字符串等），且對應位置參數(shù)類型一致。(2)實參與形參都是組合類型（列表、元組、字典、集合等），且對應位置參數(shù)類型一致。(3)實參是簡單類型，形參是組合類型。此時需要在形參名前加單星號（*）或雙星號（**）。前者把接收到的實參值組合為元組，后者把接收到的實參值組合為字典。(4)實參是組合類型，形參是簡單類型，可以通過序列解包的形式把實參值傳遞給形參，此時需要在實參名前加一個星號（*），或雙星號（**）將字典拆分成一組關鍵字實參。7.4函數(shù)的嵌套與遞歸7.4.1函數(shù)嵌套一個函數(shù)內可以有一條或多條函數(shù)調用語句。這就形成了函數(shù)嵌套。函數(shù)調用是逐級調用，逐級返回的。例7-10定義一個函數(shù)求出100以內的所有素數(shù)，并放在列表中。思路：設計兩個函數(shù)，函數(shù)listPrime(n)用于將素數(shù)放在列表當中。函數(shù)isPrime(n)用來判斷給定的數(shù)是不是素數(shù)。函數(shù)listPrime(n)調用isPrime(n)函數(shù)。defisPrime(n):ifn<=1:returnFalsed=2whiled*d<=n:ifn%d==0:returnFalsed+=1returnTruedeflistPrime(n):lst=[]fornuminrange(2,n):

#在listPrime(n)函數(shù)中調用isPrime(n)函數(shù)ifisPrime(num):lst.append(num)returnlstprint("100以內的素數(shù)列表是:",listPrime(100))7.4.2函數(shù)遞歸函數(shù)在執(zhí)行過程中直接或間接地調用了該函數(shù)本身，這稱作函數(shù)的遞歸調用。例7-11編寫一個遞歸調用函數(shù)，實現(xiàn)從給定輸入?yún)?shù)n開始，倒計數(shù)到0，當?shù)竭_0時輸出“報時”。例如，輸出“54321報時”。注意，要求不使用循環(huán)語句。思路：問題分成兩種情況，第一種情況是當n是0或負數(shù)時，輸出“報時”，即結束條件。第二種情況是正常情況到技術。defcountdown(n):ifn<=0:print("報時")else:print(n,end='')countdown(n-1)countdown(10)程序運行結果：10987654321報時遞歸有兩個特點：(1)具有一個或多個基本問題，也就是結束條件。(2)具有一個“歸納”的步驟，不斷的將問題分解為更小的問題，直到最后分解到一個或多個基本問題。函數(shù)遞歸求解問題可以用下面的偽代碼來表示：if到達了基本問題直接得到解else重復的分解問題，直到到達基本問題。7.5模塊與庫7.5.1模塊的定義與使用在Python中，可以將函數(shù)的定義放在一個被稱為模塊的文件中，文件的后綴名是.py。這樣，任何其它程序只要導入了這個模塊文件，就可以使用該模塊文件所包含的函數(shù)和變量。可見，Python是通過模塊文件來支持函數(shù)重用的。例7-14編寫一個求最大公約數(shù)的函數(shù)，并將該函數(shù)放在一個稱作gcdFunction.py文件中。這個文件可當作模塊供其它程序使用。#gcdFunction.pydefgcd(m,n):r=m%nwhiler!=0:m=nn=rr=m%nreturnn#TestGcdFunction.pyfromgcdFunctionimportgcdm=int(input("m="))n=int(input("n="))print(m,"和",n,"的最大公約數(shù)是",gcd(m,n))7.5.2標準庫1random庫模塊random庫模塊包含了可以用來生成隨機數(shù)（嚴格意義上說應該是偽隨機數(shù)。）的函數(shù)，也可以用來從一個列表中隨機選擇元素或重排列表中的元素。模塊其中函數(shù)處理的任務os刪除和重命名文件os.path確定指定的文件夾中文件是否存在，這個模塊是OS的子模塊pickle在文件中存儲對象（如字典、列表和集合），并能從文件中取回對象random隨機選擇數(shù)字和子集tkinter支持程序擁有一個圖形用戶界面turtle支持圖形化turtledatetime處理時間和日期函數(shù)功能描述random()產生一個[0.0,1.0)之間的隨機小數(shù)seed(a)初始化隨機數(shù)生成器。如果a被省略或為None，則使用當前系統(tǒng)時間randint(a,b)返回隨機整數(shù)N，滿足a<=N<=brandrange(start,stop[,step])從range(start,stop,step)返回一個隨機選擇的元素uniform(a,b)返回一個隨機浮點數(shù)N，當a<=b時a<=N<=b，當b<a時b<=N<=achoice(seq)從非空序列seq返回一個隨機元素。seq為空則引發(fā)IndexErrorshuffle(x[,random]將序列x隨機打亂位置。要改變一個不可變的序列并返回一個新的打亂列表，請使用``sample(x,k=len(x))``sample(population,k)返回從總體序列或集合中選擇的唯一元素的k長度列表。用于無重復的隨機抽樣>>>importrandom>>>random.random()#產生一個[0.0,1.0)之間的隨機小數(shù)0.9569719091130405#產生[1.1,5.4]之間的隨機浮點數(shù)，區(qū)間可以不是整數(shù)>>>random.uniform(1.1,5.4)2.6236354309889505>>>random.randrange(0,101,2)#產生一個0到100間的隨機偶數(shù)54使用seed()函數(shù)還可以產生偽隨機數(shù)。>>>random.seed(10)#產生種子10對應的序列>>>random.random()#產生一個[0.0,1.0)之間的隨機小數(shù)0.57140259468991352datetime庫模塊datetime庫的主要作用是處理日期和時間。datetime庫需要以類的方式使用。常用的類是datetime類。使用時先創(chuàng)建一個datetime類的對象，然后通過對象調用方法和屬性，實現(xiàn)相應的日期和時間處理。獲取當前日期時間：>>>fromdatetimeimportdatetime>>>now=datetime.now()>>>nowdatetime.datetime(2021,3,9,22,33,37,648268)>>>today=datetime.today()>>>todaydatetime.datetime(2021,3,9,22,36,12,854146)>>>now.date()datetime.date(2021,3,9)>>>now.time()datetime.time(22,33,37,648268)>>>today.date()datetime.date(2021,3,9)>>>today.time()datetime.time(22,36,12,854146)獲取上個月第一天和最后一天的日期：>>>today=datetime.today()>>>mlast_day=date(today.year,today.month,1)-timedelta(1)>>>mfirst_day=date(mlast_day.year,mlast_day.month,1)>>>todaydatetime.datetime(2021,3,9,23,15,6,542625)獲取時間差（時間差單位為秒）：>>>start_time=datetime.now()>>>end_time=datetime.now()>>>(end_time-start_time).seconds30計算當前時間向后8個小時的時間：>>>fromdatetimeimport*>>>d1=datetime.now()>>>d2=d1+timedelta(hours=8)>>>d1datetime.datetime(2021,3,9,23,10,54,50183)>>>d2datetime.datetime(2021,3,10,7,10,54,50183)可以計算:天(days),小時(hours),分鐘(minutes),秒(seconds),微秒(microseconds):>>>fromdatetimeimport*>>>dt=datetime.now()>>>dt1=dt+timedelta(days=-1)#昨天>>>dtdatetime.datetime(2021,3,9,23,7,50,626692)>>>dt1datetime.datetime(2021,3,8,23,7,50,626692)>>>dt2=dt-timedelta(days=1)#昨天>>>dt2datetime.datetime(2021,3,8,23,7,50,626692)3turtle庫模塊turtle庫模塊的主要作用是繪制圖形，是通過模塊中的對象和方法進行作圖的。importturtlet=turtle.Turtle()在畫布中央的坐標是（0，0），變量t代表小海龜變量。最開始小海龜?shù)奈舶驮谧鴺讼档脑c上，小海龜面朝東，它的尾巴是放下了。在任何時候，小海龜都有以下狀態(tài)：位置（用坐標表示）、朝向（用面朝方向與水平線的逆時針夾角表示）、筆的狀態(tài)（抬起或放下），以及顏色。小海龜面朝東、北、西、南將分別由0度、90度、180度和270度表示。所有的標準顏色（例如紅、藍、綠、白、黑）都可以作為筆的顏色。方法功能描述t.up()將畫筆抬起t.down()將畫筆放下t.hideturtle()將圖表隱藏t.forward(dist)將小海龜按照它的朝向移動dist個像素t.backward(dist)將小海龜按照與它的朝向相反的方向移動dist個像素t.goto(x,y)將小海龜移動到坐標(x,y)t.pencolor(colorName)將筆的顏色設為colorName，初始顏色為黑色t.setheading(deg)設置小海龜面朝deg度的方向t.left(deg)小海龜逆時針旋轉deg度t.right(deg)小海龜順時針旋轉deg度t.dot(diameter,colorName)按照給定的直徑和顏色在當前位置上畫點例7-16畫若干個套在一起的長方形。#rectangle.pyimportturtledefmain():t=turtle.Turtle()t.hideturtle()x=-20y=-2w=40h=4

forninrange(15):drawRectangle(t,x,y,w,h)#畫長方形x-=5y-=5w+=10h+=10defdrawRectangle(t,x,y,w,h,colorP="black"):t.up()t.goto(x,y)t.down()foriinrange(2):t.forward(w)#畫長度t.left(90)#逆時針旋轉90度,第1次朝上/北,第2次朝下/南t.forward(h)#畫寬度t.left(90)#逆時針旋轉90度,第1次朝左/西,第2次朝右/東main()7.5.3第三方庫pip命令支持安裝（install）、下載（download）、卸載（uninstall）、列表（list）、查看（show）、查找（search）等多個安裝和維護子命令。pip命令示例說明pipinstallSomePackage安裝SomePackage模塊piplist列出當前已安裝的所有模塊pipinstall--upgradeSomePackage升級SomePackage模塊pipuninstallSomePackage卸載SomePackage模塊pipinstallSomePackage.whl使用whl文件直接安裝SomePackagepipdownloadSomePackage下載SomePackage安裝包，但并不安裝。pipshowSomePackage顯示指定的已安裝等詳細信息pipsearchSomePackage在網(wǎng)絡上搜索SomePackage名或摘要中的關鍵字在命令行界面上輸入如下命令：pipinstalljieba就可以進入第三方庫jieba的安裝過程。當屏幕上出現(xiàn)了“successfullyinstalledjieba-0.39”信息后，說明jieba庫安裝成功。在實際的Python程序中，常需要導入很多庫模塊，這時應按照如下順序導入庫模塊：(1)導入Python標準庫模塊，如os、sys、re。(2)導入第三方擴展庫，如PIL、numpy、scipy。(3)導入自己定義和開發(fā)的本地庫模塊。7.6變量的作用域7.6.1局部變量在函數(shù)內部創(chuàng)建的變量叫局部變量。#main.pydefmain():a=3print("main()函數(shù):a=",a)main()print("main()函數(shù)后:a=",a)程序運行結果：main()函數(shù):a=3Traceback(mostrecentcalllast):File"./main.py",line6,in<module>print("main()函數(shù)后:a=",a)NameError:name'a'isnotdefined#main.pydefmain():a=3print("main()函數(shù):a=",a)print("main()函數(shù)前:a=",a)main()程序運行結果：Traceback(mostrecentcalllast):File"/main.py",line5,in<module>print("main()函數(shù)前:a=",a)NameError:name'a'isnotdefined

例7-18函數(shù)形參的作用域#mainf.pydefmain(b):a=3print("main(b)函數(shù):a=",a,",b=",b)deff(b):a=30print("f(b)函數(shù):a=",a,",b=",b)main(5)f(50)程序運行結果：main(b)函數(shù):a=3,b=5f(b)函數(shù):a=30,b=507.6.2全局變量變量在程序中一直存在，也能被訪問，這樣的變量叫全局變量。一種將變量設為全局變量的方法是將創(chuàng)建它的賦值語句放在程序頂部。例7-19全局變量的作用域x=10defmain(b):a=3print("main(b)函數(shù):a=",a,",b=",b,",x=",x)deff(b):a=30print("f(b)函數(shù):a=",a,",b=",b,",x=",x)main(5)f(50)print("mainfx.py模塊:x=",x)例7-20局部變量和全局變量的作用域重疊a=10defmain(b):a=3print("main(b)函數(shù):a=",a,",b=",b)print("main_a.py模塊開始:a=",a)main(5)print("main_a.py模塊結束:a=",a)程序運行結果：main_a.py模塊開始:a=10main(b)函數(shù):a=3,b=5main_a.py模塊結束:a=10lambda表達式的語法格式如下：lambda[arg1[,arg2,.....argn]]:expression等價于deff(arg1[,arg2,.....argn]):returnexpression例如，使用lambda表達式表示求2個數(shù)之和的函數(shù)：add=lambdax,y:x+y然后執(zhí)行print(add(3,4))語句，輸出結果為7。相比函數(shù)，lamba表達式具有以下2個優(yōu)勢：(1)對于單行函數(shù)，使用lambda表達式可以省去定義函數(shù)的過程，讓代碼更加簡潔；(2)對于不需要多次調用的函數(shù)，使用lambda表達式可以在用完之后立即釋放，提高程序執(zhí)行的性能。7.7函數(shù)應用舉例例7-22編寫一個函數(shù)encoding(),帶一個字符串作為輸入?yún)?shù),輸出字符串中的每個字符的ASCII碼值。defencoding(text):print("CharDecimalHexBinary")forcintext:code=ord(c)print('{}{:7}{:4x}{:7b}'.format(c,code,code,code)