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资源描述
函数的基本使用,函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组,用函数名来表示并通过函数名完成功能调用。函数也可以看作一段具有名字的子程序,可以在需要的地方调用执行,不需要在每个执行地方重复编写这些语句。每次使用函数可以提供不同的参数作为输入,以实现对不同数据的处理;函数执行后,还可以反馈相应的结果。 函数能够完成特定功能,与黑盒类似,对函数的使用不需要了解函数内部实现原理,只要了解函数的输入输出方式即可。严格说,函数是一种功能抽象。,函数的定义,有些函数是用户自己编写的,称为自定义函数;Python安装包也自带了一些函数和方法,包括Python内置的函数(如abs()、eval())、Python标准库中的函数(如math库中的sqrt())等。,函数的定义,使用函数主要有两个目的:降低编程难度和代码重用。函数是一种功能抽象,利用它可以将一个复杂的大问题分解成一系列简单的小问题,然后将小问题继续划分成更小的问题,当问题细化为足够简单时,就可以分而治之 函数可以在一个程序中多个位置使用,也可以用于多个程序,当需要修改代码时,只需要在函数中修改一次,所有调用位置的功能都更新了,这种代码重用降低了代码行数和代码维护难度。,函数的定义,Python定义一个函数使用def保留字,语法形式如下: def (): return ,函数的定义,函数名可以是任何有效的Python标识符;参数列表是调用该函数时传递给它的值,可以有零个、一个或多个,当传递多个参数时各参数由逗号分隔,当没有参数时也要保留圆括号。函数定义中参数列表里面的参数是形式参数,简称为“形参”。函数体是函数每次被调用时执行的代码,由一行或多行语句组成。如果需要返回值,使用保留字return和返回值列表。函数可以没有return语句,在函数体结束位置将控制权返回给调用者。,函数的定义,函数调用和执行的一般形式是: () 此时,参数列表中给出要传进入函数内部的参数,这类参数称为实际参数,简称为“实参”。,函数的定义,编写程序为Mike和Lily输出生日歌。最简单的实现方法是重复使用print()语句,对Mike的生日歌输出如下:,微实例5.1:生日歌,其中,第1、2、4行代码相同,假如需要将birthday改为new year,则每处都要修改。为了避免这种情况,可以用函数printHappy()进行封装。 除了Mike,如果再对Lily输出生日歌,除第3行有微小不同外与上述代码一致,这会带来重复代码。如果再有Eric, Adam呢?为了能够复用语句,采用函数方式完成功能,代码如下,微实例5.1:生日歌,微实例5.1:生日歌,该程序输出效果如下:,微实例5.1:生日歌,微实例5.1代码中第3行定义了一个函数happyB(),括号中name是形参,用来指代要输入到函数的实际变量,并参与完成函数内部功能。第8和10行两次调用happyB()函数,输入的Mike和Lily是实参,替换name,用于函数执行。,微实例5.1:生日歌,程序调用一个函数需要执行以下四个步骤: (1)调用程序在调用处暂停执行; (2)在调用时将实参复制给函数的形参; (3)执行函数体语句; (4)函数调用结束给出返回值,程序回到调用前的暂停处继续执行。,函数的调用过程,对微实例5.1的生日歌程序跟踪分析。第1到7行是函数定义,函数只有在被调用时才执行,因此,前7行代码不直接执行。程序最先执行的语句是第8行的happyB(Mike)。当Python执行到这行时,由于调用了happyB()函数,当前执行暂停,程序用实参Mike替换happyB(name)中的形参name,形参被赋值为实参的值,类似执行了如下语句: name = Mike,函数的调用过程,然后,使用实参代替形参执行函数体内容。当函数执行完毕后,重新回到第8行,继续执行余下语句。函数第8行的执行过程如图5.1所示,这里函数happyB()的变量name被自动替换为Mike。,函数的调用过程,当程序执行happyB()函数体时,第一条执行语句是happy()函数,这也是一个函数调用。因此,Python暂停执行happyB()函数,将控制传递给被调用的函数happy()。happy()函数体包含了一个简单的print语句,该语句执行后函数体结束,程序重新返回调用happy()函数的位置。图5.2给出了happy()函数调用和返回的执行过程。,函数的调用过程,函数的调用过程,程序执行完happyB()函数体后,返回调用该函数的原始位置,继续执行,如图5.3所示。,函数的调用过程,lambda用于定义一种特殊的函数匿名函数,又称lambda函数 匿名函数并非没有名字,而是将函数名作为函数结果返回 = lambda : lambda函数与正常函数一样,等价于下面形式: def (): return ,lambda函数,简单说,lambda函数用于定义简单的、能够在一行内表示的函数,返回一个函数类型,实例如下。,lambda函数,函数的参数传递,在定义函数时,如果有些参数存在默认值,即部分参数不一定需要调用程序输入,可以在定义函数时直接为这些参数指定默认值。当函数被调用时,如果没有传入对应的参数值,则使用函数定义时的默认值替代,例如:,可选参数和可变数量参数,由于函数调用时需要按顺序输入参数,可选参数必须定义在非可选参数的后面,即dup()函数中带默认值的可选参数times必须定义在str参数后面。 在函数定义时,也可以设计可变数量参数,通过参数前增加星号(*)实现。带有星号的可变参数只能出现在参数列表的最后。调用时,这些参数被当作元组类型传递到函数中,实例如下。,可选参数和可变数量参数,vfunc()函数定义了可变参数b,调用vfunc()函数时输入的(2, 3, 4, 5)被当作元组传递给b,与a累加后输出。第6.1节将详细介绍元组类型,这里请读者将元组理解为一组元素。,可选参数和可变数量参数,函数调用时,实参默认采用按照位置顺序的方式传递给函数,例如dup(knock,4)中第一个实参默认赋值给形参str,第二个实参赋值给形参times。 但当参数很多时,这种调用参数方式可读性较差。假设func()函数有6个参数,它的定义如下,参数分别表示2组三维坐标值。 func(x1, y1, z1, x2, y2, z2): return,参数的位置和名称传递,它的一个实际调用如下: result = func(1, 2, 3, 4, 5, 6,) 如果仅看实际调用而不找到函数定义,很难理解这些输入参数的含义。在规模稍大的程序中,函数定义可能在函数库中,也可能与调用相差很远,带来较差的可读性。,参数的位置和名称传递,为了解决上述问题,Python提供了按照形参名称输入实参的方式,函数调用如下: result = func(x2=4, y2=5, z2=6, x1=1, y1=2, z1=3) 由于调用函数时指定了参数名称,所以参数之间的顺序可以任意调整。,参数的位置和名称传递,return语句用来退出函数并将程序返回到函数被调用的位置继续执行。return语句同时可以将0个、1个或多个函数运算完的结果返回给函数被调用处的变量,例如。,变量的返回值,函数可以没有return,此时函数并不返回值,如微实例5.1的happy()函数。函数也可以用return返回多个值,多个值以元组类型保存,变量的返回值,一个程序中的变量包括两类:全局变量和局部变量。全局变量指在函数之外定义的变量,一般没有缩进,在程序执行全过程有效。局部变量指在函数内部使用的变量,仅在函数内部有效,当函数退出时变量将不存在。例子如下。,函数对变量的作用,函数对变量的作用,这个例子说明,当函数执行完退出后,其内部变量将被释放。如果函数内部使用了全局变量呢?例子如下。,函数对变量的作用,函数func()内部使用了变量n,并且将变量参数b赋值给变量n,为何n值没有改变?函数func()有自己的内存空间,它将n=b语句理解为生成一个局部变量n,并将参数b赋值给它,此时func()函数没有将n当作全局变量。所以,函数退出后,局部变量n被释放,全局变量n的值没有修改。,函数对变量的作用,如果希望让func()函数将n当作全局变量,需要在变量n使用前显式声明该变量为全局变量,代码如下。,函数对变量的作用,如果此时的全局变量不是整数n,而是列表类型ls,会怎么样呢?理解如下代码。,函数对变量的作用,请读者注意,奇迹产生了,全局列表变量在函数func()调用后竟然发生了改变! 列表等组合数据类型由于操作多个数据,所以它们在使用中有创建和引用的分别。当列表变量被方括号(,无论是否为空)赋值时,这个列表才被真实创建,否则只是对之前创建列表的一次引用。,函数对变量的作用,上述代码func()函数的ls.append(b)语句执行时需要一个真实创建过的列表,此时func()函数专属的内存空间中没有已经创建过且名称为ls的列表,因此,func()函数进一步去寻找全局内存空间,自动关联全局ls列表,并修改其内容。当func()函数退出后,全局ls列表中的内容被修改。简单说,对于列表类型,函数可以直接使用全局列表而不需要采用global进行声明。,函数对变量的作用,如果func()函数内部存在一个真实创建过且名称为ls的列表,则func()函数将操作该列表而不会修改全局变量,例子如下。,函数对变量的作用,总结一下,Python函数对变量的作用遵守如下原则: 简单数据类型变量无论是否与全局变量重名,仅在函数内部创建和使用,函数退出后变量被释放,如有全局同名变量,其值不变; 简单数据类型变量在用global保留字声明后,作为全局变量使用,函数退出后该变量保留且值被函数改变;,函数对变量的作用,对于组合数据类型的全局变量,如果在函数内部没有被真实创建同名变量,则函数内部可以直接使用并修改全局变量的值; 如果函数内部真实创建了组合数据类型变量,无论是否有同名全局变量,函数仅对局部变量进行操作,函数退出后局部变量被释放,全局变量值不变。,函数对变量的作用,datetime库的使用,以不同格式显示日期和时间是程序中最常用到的功能。Python提供了一个处理时间的标准函数库datetime,它提供了一系列由简单到复杂的时间处理方法。datetime库可以从系统中获得时间,并以用户选择的格式输出。 datetime库以格林威治时间为基础,每天由3600*24秒精准定义。该库包括两个常量:datetime.MINYEAR与datetime.MAXYEAR,分别表示datetime所能表示的最小、最大年份,值分别为1与9999。,datetime库概述,datetime库以类的方式提供多种日期和时间表达方式: datetime.date:日期表示类,可以表示年、月、日等。 datetime.time:时间表示类,可以表示小时、分钟、秒、毫秒等 datetime.datetime:日期和时间表示的类,功能覆盖date和time datetime.timedelta:时间间隔有关的类。 datetime.tzinfo:与时区有关的信息表示类。,datetime库概述,由于datetime.datetime类表达形式最为丰富,主要介绍这个类的使用。使用datetime类需要用import保留字,具体引用datetime类的方式如下: from datetime import datetime,datetime库概述,datetime类(datetime.datetime类,以下简称为datetime类)的使用方式是首先创建一个datetime对象,然后通过对象的方法和属性显示时间。创建datetime对象共包括3个方法 datetime.now() datetime.utcnow() datetime.datetime(),datetime库解析,datetime.now() 作用:返回一个datetime类型,表示当
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