python函數(shù)及代碼復(fù)用ppt課件

.,函數(shù)和代碼的復(fù)用,.,函數(shù)的定義,微實例：生日歌。過生日時要為朋友唱生日歌，歌詞為：Happybirthdaytoyou!Happybirthdaytoyou!Happybirthday,dearHappybirthdaytoyou!編寫程序為Mike和Lily輸出生日歌。最簡單的實現(xiàn)方法是重復(fù)使用print()語句,.,函數(shù)的基本使用,.,函數(shù)的定義,函數(shù)是一段具有特定功能的、可重用的語句組，用函數(shù)名來表示并通過函數(shù)名進(jìn)行完成功能調(diào)用。函數(shù)也可以看作是一段具有名字的子程序，可以在需要的地方調(diào)用執(zhí)行，不需要在每個執(zhí)行地方重復(fù)編寫這些語句。每次使用函數(shù)可以提供不同的參數(shù)作為輸入，以實現(xiàn)對不同數(shù)據(jù)的處理；函數(shù)執(zhí)行后，還可以反饋相應(yīng)的處理結(jié)果。函數(shù)是一種功能抽象,.,函數(shù)的定義,Python定義一個函數(shù)使用def保留字，語法形式如下：def():注釋return,.,函數(shù)的定義,最簡單的實現(xiàn)方法是重復(fù)使用print()語句，如下：,.,函數(shù)的定義,Happybirthdaytoyou!Happybirthdaytoyou!Happybirthday,dearMike!Happybirthdaytoyou!Happybirthdaytoyou!Happybirthdaytoyou!Happybirthday,dearLily!Happybirthdaytoyou!,.,函數(shù)調(diào)用的過程,程序調(diào)用一個函數(shù)需要執(zhí)行以下四個步驟：（1）調(diào)用程序在調(diào)用處暫停執(zhí)行；（2）在調(diào)用時將實參復(fù)制給函數(shù)的形參；（3）執(zhí)行函數(shù)體語句；（4）函數(shù)調(diào)用結(jié)束給出返回值，程序回到調(diào)用前的暫停處繼續(xù)執(zhí)行。,.,函數(shù)調(diào)用的過程,微實例5.1中happyB()的被調(diào)用過程,.,函數(shù)調(diào)用的過程,.,函數(shù)調(diào)用的過程,.,lambda函數(shù),Python的有33個保留字，其中一個是lambda，該保留字用于定義一種特殊的函數(shù)匿名函數(shù)，又稱lambda函數(shù)。匿名函數(shù)并非沒有名字，而是將函數(shù)名作為函數(shù)結(jié)果返回，如下：=lambda:lambda函數(shù)與正常函數(shù)一樣，等價于下面形式：def():return,.,lambda函數(shù),簡單說，lambda函數(shù)用于定義簡單的、能夠在一行內(nèi)表示的函數(shù)，實例如下。,f=lambdax,y:x+ytype(f)f(10,12)22,.,函數(shù)的參數(shù)傳遞,.,可選參數(shù)和可變數(shù)量參數(shù),在定義函數(shù)時，有些參數(shù)可以存在默認(rèn)值。默認(rèn)值參數(shù)必須出現(xiàn)在函數(shù)參數(shù)列表的最右端，且任何一個默認(rèn)值參數(shù)右邊不能有非默認(rèn)值參數(shù)。,.,可選參數(shù)和可變數(shù)量參數(shù),在函數(shù)定義時，可以設(shè)計可變數(shù)量參數(shù)，通過參數(shù)前增加星號（*）實現(xiàn),defvfunc(a,*b):print(type(b)forninb:a+=nreturnavfunc(1,2,3,4,5)15,.,參數(shù)的位置和名稱傳遞,Python提供了按照形參名稱輸入實參的方式，調(diào)用如下：result=func(x2=4,y2=5,z2=6,x1=1,y1=2,z1=3)由于調(diào)用函數(shù)時指定了參數(shù)名稱，所以參數(shù)之間的順序可以任意調(diào)整。,.,變量的返回值,return語句用來退出函數(shù)并將程序返回到函數(shù)被調(diào)用的位置繼續(xù)執(zhí)行。return語句同時可以將0個、1個或多個函數(shù)運(yùn)算完的結(jié)果返回給函數(shù)被調(diào)用處的變量，例如。,deffunc(a,b):returna*bs=func(knock,2)print(s)knockknock,.,變量的返回值,函數(shù)可以沒有return，此時函數(shù)并不返回值，如微實例5.1的happy()函數(shù)。函數(shù)也可以用return返回多個值，多個值以元組類型保存，例如。,deffunc(a,b):returnb,as=func(knock,2)print(s,type(s)(2,knock),.,函數(shù)對變量的作用,一個程序中的變量包括兩類：全局變量和局部變量。全局變量指在函數(shù)之外定義的變量，一般沒有縮進(jìn)，在程序執(zhí)行全過程有效。局部變量指在函數(shù)內(nèi)部使用的變量，僅在函數(shù)內(nèi)部有效，當(dāng)函數(shù)退出時變量將不存在。,.,變量的返回值,deffunc(a,b):c=a*b#c是局部變量，a和b作為函數(shù)參數(shù)也是局部變量returncs=func(knock,2)print(c)Traceback(mostrecentcalllast):File,line1,inprint(c)NameError:namecisnotdefined,這個例子說明，當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完退出后，其內(nèi)部變量將被釋放。如果函數(shù)內(nèi)部使用了全局變量呢？,.,變量的返回值,n=1#n是全局變量deffunc(a,b):n=b#這個n是在函數(shù)內(nèi)存中新生成的局部變量，不是全局變量returna*bs=func(knock,2)print(s,n)#測試一下n值是否改變knockknock1,函數(shù)func()內(nèi)部使用了變量n，并且將變量參數(shù)b賦值給變量n，為何全局變量n值沒有改變？,.,變量的返回值,如果希望讓func()函數(shù)將n當(dāng)作全局變量，需要在變量n使用前顯式聲明該變量為全局變量，代碼如下。,n=1#n是全局變量deffunc(a,b):globalnn=b#將局部變量b賦值給全局變量nreturna*bs=func(knock,2)print(s,n)#測試一下n值是否改變knockknock2,.,變量的返回值,如果此時的全局變量不是整數(shù)n，而是列表類型ls，會怎么樣呢？理解如下代碼。,ls=#ls是全局列表變量deffunc(a,b):ls.append(b)#將局部變量b增加到全局列表變量ls中returna*bs=func(knock,2)print(s,ls)#測試一下ls值是否改變knockknock2,.,變量的返回值,如果func()函數(shù)內(nèi)部存在一個真實創(chuàng)建過且名稱為ls的列表，則func()將操作該列表而不會修改全局變量，例子如下。,ls=#ls是全局列表變量deffunc(a,b):ls=#創(chuàng)建了名稱為ls的局部列表變量列l(wèi)s.append(b)#將局部變量b增加到全局列表變量ls中returna*bs=func(knock,3)print(s,ls)#測試一下ls值是否改變knockknock,.,變量的返回值,Python函數(shù)對變量的作用遵守如下原則：對于簡單數(shù)據(jù)類型變量無論是否與全局變量重名，僅在函數(shù)內(nèi)部創(chuàng)建和使用，函數(shù)退出后變量被釋放；簡單數(shù)據(jù)類型變量在用global保留字聲明后，作為全局變量；對于組合數(shù)據(jù)類型的全局變量，如果在函數(shù)內(nèi)部沒有被真實創(chuàng)建的同名變量，則函數(shù)內(nèi)部可直接使用并修改全局變量的值；如果函數(shù)內(nèi)部真實創(chuàng)建了組合數(shù)據(jù)類型變量，無論是否有同名全局變量，函數(shù)僅對局部變量進(jìn)行操作。,.,案例精選,例：編寫函數(shù)模擬猜數(shù)游戲。系統(tǒng)隨機(jī)產(chǎn)生一個數(shù)，玩家最多可以猜5次，系統(tǒng)會根據(jù)玩家的猜測進(jìn)行提示，玩家則可以根據(jù)系統(tǒng)的提示對下一次的猜測進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。,.,案例精選,fromrandomimportrandintdefguess(maxValue=100,maxTimes=5):value=randint(1,maxValue)#隨機(jī)生成一個整數(shù)foriinrange(maxTimes):prompt=StarttoGUESS:ifi=0elseGuessagain:#使用異常處理結(jié)構(gòu)，防止輸入不是數(shù)字的情況try:x=int(input(prompt)except:print(Mustinputanintegerbetween1and,maxValue)else:ifx=value:#猜對了print(Congratulations!)breakelifxvalue:print(Toobig)else:print(Toolittle)else:#次數(shù)用完還沒猜對，游戲結(jié)束，提示正確答案print(Gameover.FAIL.)print(Thevalueis,value),.,小練習(xí):使用turtle繪制陰陽圖形,.,datetime庫的使用,.,datetime庫概述,以不同格式顯示日期和時間是程序中最常用到的功能。Python提供了一個處理時間的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫datetime，它提供了一系列由簡單到復(fù)雜的時間處理方法。datetime庫可以從系統(tǒng)中獲得時間，并以用戶選擇的格式輸出。,.,datetime庫概述,datetime庫以類的方式提供多種日期和時間表達(dá)方式：類datetime.date：可以表示年、月、日等類datetime.time：可以表示小時、分鐘、秒、毫秒等類datetime.datetime：日期和時間表示的類，其很多功能覆蓋date和time類類datetime.timedelta：時間間隔有關(guān)的類類datetime.tzinfo：與時區(qū)有關(guān)的信息表示類,.,datetime庫解析,使用datetime.now()獲得當(dāng)前日期和時間對象，使用方法如下：fromdatetimeimportdatetimedatetime.now()作用：返回一個datetime類型，表示當(dāng)前的日期和時間，精確到微秒。,fromdatetimeimportdatetimetoday=datetime.now()todaydatetime.datetime(2016,9,20,10,29,43,928549),.,datetime庫解析,使用datetime.utcnow()獲得當(dāng)前日期和時間對應(yīng)的UTC（世界標(biāo)準(zhǔn)時間）時間對象，使用方法如下：datetime.utcnow()作用：返回datetime類型，表示當(dāng)前日期和時間的UTC表示，精確到微秒。,today=datetime.utcnow()todaydatetime.datetime(2016,9,20,2,35,1,427954),.,datetime庫解析,datetime.now()和datetime.utcnow()都返回一個datetime類型的對象，也可以直接使用datetime()構(gòu)造一個日期和時間對象，使用方法如下：datetime(year,month,day,hour=0,minute=0,second=0,microsecond=0)作用：返回一個datetime類型，表示指定的日期和時間，可以精確到微秒。,.,datetime庫解析,調(diào)用datetime()函數(shù)直接創(chuàng)建一個datetime對象，表示2016年9月16日22:33，32秒7微秒，執(zhí)行結(jié)果如下：,someday=datetime(2016,9,16,22,33,32,7)somedaydatetime.datetime(2016,9,16,22,33,32,7),程序已經(jīng)有了一個datetime對象，進(jìn)一步可以利用這個對象的屬性顯示時間，為了區(qū)別datetime庫名，采用上例中的someday代替生成的datetime對象,.,datetime庫解析,.,datetime庫解析,datetime對象有3個常用的時間格式化方法，如表所示,someday=datetime(2016,9,16,22,33,32,7)someday.isoformat()2016-09-16T22:33:32.000007someday.isoweekday()5,isoformat()和isoweekday()方法的使用如下：,.,datetime庫解析,strftime()方法是時間格式化最有效的方法，幾乎可以以任何通用格式輸出時間,someday.strftime(%Y-%m-%d%H:%M:%S)2016-09-1622:33:32,.,datetime庫解析,.,datetime庫解析,strftime()格式化字符串的數(shù)字左側(cè)會自動補(bǔ)零，上述格式也可以與print()的格式化函數(shù)一起使用,fromdatetimeimportdatetimenow=datetime.now()now.strftime(%Y-%m-%d)2016-09-20now.strftime(%A,%d.%B%Y%I:%M%p)Tuesday,20.September201601:53PMprint(今天是0:%Y年0:%m月0:%d日.format(now)今天是2016年09月20日,.,七段數(shù)碼管繪制,.,七段數(shù)碼管繪制,七段數(shù)碼管（seven-segmentindicator）由7段數(shù)碼管拼接而成，每段有亮或不亮兩種情況，改進(jìn)型的七段數(shù)碼管還包括一個小數(shù)點位置，如圖所示。,.,七段數(shù)碼管繪制,七段數(shù)碼管能形成27=128種不同狀態(tài)，其中部分狀態(tài)能夠顯示易于人們理解的數(shù)字或字母含義，因此被廣泛使用。圖5.5給出了十六進(jìn)制中16個字符的七段數(shù)碼管表示。,.,七段數(shù)碼管繪制,每個0到9的數(shù)字都有相同的七段數(shù)碼管樣式，因此，可以通過設(shè)計函數(shù)復(fù)用數(shù)字的繪制過程。進(jìn)一步，每個七段數(shù)碼管包括7個數(shù)碼管樣式，除了數(shù)碼管位置不同外，繪制風(fēng)格一致，也可以通過函數(shù)復(fù)用單個數(shù)碼段的繪制過程。,.,七段數(shù)碼管繪制,.,七段數(shù)碼管繪制,.,七段數(shù)碼管繪制,實例代碼定義了drawDigit()函數(shù)，該函數(shù)根據(jù)輸入的數(shù)字d繪制七段數(shù)碼管，結(jié)合七段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)，每個數(shù)碼管的繪制采用圖所示順序。,.,七段數(shù)碼管繪制,繪制起點在數(shù)碼管中部左側(cè)，無論每段數(shù)碼管是否被繪制出來，turtle畫筆都按順序“畫完”所有7個數(shù)碼管。對于給定數(shù)字d，哪個數(shù)碼段被繪制出來采用ifelse語句判斷。,.,七段數(shù)碼管繪制,.,七段數(shù)碼管繪制,.,七,段數(shù)碼管繪制,實例代碼7.2e7.2DrawSevenSegDisplay.py,123456789101112131415161718192021222324,#e7.2DrawSevenSegDisplay.pyimportturtle,datetimedefdrawGap():#繪制數(shù)碼管間隔turtle.penup()turtle.fd(5),defdrawLine(draw):#繪制單段數(shù)碼管drawGap()turtle.pendown()ifdrawelseturtle.penup()turtle.fd(40)drawGap()turtle.right(90)defdrawDigit(d):#根據(jù)數(shù)字繪制七段數(shù)碼管drawLine(True)ifdin2,3,4,5,6,8,9elsedrawLine(False)drawLine(True)ifdin0,1,3,4,5,6,7,8,9elsedrawLine(False)drawLine(True)ifdin0,2,3,5,6,8,9elsedrawLine(False)drawLine(True)ifdin0,2,6,8elsedrawLine(False)turtle.left(90)drawLine(True)ifdin0,4,5,6,8,9elsedrawLine(False)drawLine(True)ifdin0,2,3,5,6,7,8,9elsedrawLine(False)drawLine(True)ifdin0,1,2,3,4,7,8,9elsedrawLine(False)turtle.left(180)turtle.penup()turtle.fd(20),.,七,段數(shù)碼管繪制,.,函數(shù)的遞歸,.,遞歸的定義,函數(shù)作為一種代碼封裝，可以被其他程序調(diào)用，當(dāng)然，也可以被函數(shù)內(nèi)部代碼調(diào)用。這種函數(shù)定義中調(diào)用函數(shù)自身的方式稱為遞歸。就像一個人站在裝滿鏡子的房間中，看到的影像就是遞歸的結(jié)果。遞歸在數(shù)學(xué)和計算機(jī)應(yīng)用上非常強(qiáng)大，能夠非常簡潔的解決重要問題。,.,遞歸的定義,數(shù)學(xué)上有個經(jīng)典的遞歸例子叫階乘，階乘通常定義為：n!n(n1)(n2).(1)這個關(guān)系給出了另一種方式表達(dá)階乘的方式：,n0,n!1,n(n1)!otherwise,.,遞歸的使用方法,微實例5.21：階乘的計算。根據(jù)用戶輸入的整數(shù)n，計算并輸出n的階乘值。,.,遞歸的使用方法,.,遞歸的使用方法,微實例5.32：字符串反轉(zhuǎn)。對于用戶輸入的字符串s，輸出反轉(zhuǎn)后的字符串。解決這個問題的基本思想是把字符串看作一個遞歸對象。,.,遞歸的使用方法,觀察這個函數(shù)的工作過程。s0是首字符，s1:是剩余字符串，將它們反向連接，可以得到反轉(zhuǎn)字符串。執(zhí)行這個程序，結(jié)果如下,defreverse(s):returnreverse(s1:)+s0reverse(ABC).RecursionError:maximumrecursiondepthexceeded,.,科赫曲線繪制,.,科赫曲線繪制,自然界有很多圖形很規(guī)則，符合一定的數(shù)學(xué)規(guī)律，例如，蜜蜂蜂窩是天然的等邊六角形等?？坪?Koch)曲線在眾多經(jīng)典數(shù)學(xué)曲線中非常著名，由瑞典數(shù)學(xué)家馮科赫(HVKoch)于1904年提出，由于其形狀類似雪花，也被稱為雪花曲線。,.,科赫曲線繪制,.,科赫曲線繪制,科赫曲線屬于分形幾何分支，它的繪制過程體現(xiàn)了遞歸思想，繪制過程代碼。,.,科赫曲線繪制,科赫曲線的雪花效果,.,小練習(xí)：繪制謝賓斯基三角形,.,漢諾塔游戲,.,小練習(xí)：漢諾塔游戲,defhoniMove(self,k,x,y,z):#turtle.Screen().clear()ifk1:self.honiMove(k-1,x,z,y)z.push(x.pop()self.honiMove(k-1,y,x,z)else:z.push(x.pop(),.,Python內(nèi)置函數(shù),.,Python內(nèi)置函數(shù)（BIF）,Python解釋器提供了68個內(nèi)置函數(shù)，其中大部分會經(jīng)常用到,.,常用內(nèi)置函數(shù),內(nèi)置函數(shù)不需要導(dǎo)入任何模塊即可使用執(zhí)行下面的命令可以列出所有內(nèi)置函數(shù)dir(_builtins_),.,常用內(nèi)置函數(shù),.,續(xù)表1,常用內(nèi)置函數(shù),.,續(xù)表2,常用內(nèi)置函數(shù),.,續(xù)表3,常用內(nèi)置函數(shù),.,續(xù)表4,常用內(nèi)置函數(shù),.,續(xù)表5,常用內(nèi)置函數(shù),.,常用內(nèi)置函數(shù),dir()函數(shù)可以查看指定模塊中包含的所有成員或者指定對象類型所支持的操作。help()函數(shù)則返回指定模塊或函數(shù)的說明文檔。importtimedir(time)help(time),.,常用內(nèi)置函數(shù),ord()和chr()是一對功能相反的函數(shù)，ord()用來返回單個字符的序數(shù)或Unicode碼，chr()用來返回某序數(shù)對應(yīng)的字符str()則直接將其任意類型參數(shù)轉(zhuǎn)換為字符串。ord(a)97chr(65)Achr(ord(A)+1)Bstr(1)1str(1234)1234str(1,2,3)1,2,3str(1,2,3)(1,2,3)str(1,2,3)set(1,2,3),.,常用內(nèi)置函數(shù),max()、min()、sum()這三個內(nèi)置函數(shù)分別用于計算列表、元組或其他可迭代對象中所有元素最大值、最小值以及所有元素之和，sum()要求元素支持加法運(yùn)算，max()和min()則要求序列或可迭代對象中的元素之間可比較大小。importrandoma=random.randint(1,100)foriinrange(10)#列表推導(dǎo)式a72,26,80,65,34,86,19,74,52,40print(max(a),min(a),sum(a)8619548如果需要計算該列表中的所有元素的平均值，可以直接這樣用：sum(a)*1.0/len(a)#Python2.7.1254.8sum(a)/len(a)#Python3.5.254.8,.,常用內(nèi)置函數(shù),內(nèi)置函數(shù)max()和min()的key參數(shù)可以用來指定比較規(guī)則x=21,1234,9max(x)9max(x,key=len)1234max(x,key=int)1234,.,常用內(nèi)置函數(shù),內(nèi)置函數(shù)type()和isinstance()可以判斷數(shù)據(jù)類型。type(3)#查看3的類型type(3)in(list,tuple,dict)#判斷3是否為list,tuple或dict類型的實例Falseisinstance(3,int)#判斷3是否為int類型的實例Trueisinstance(3j,(int,float,complex)#判斷3是否為int,float或complex類型True,.,常用內(nèi)置函數(shù),range()是非常常用的內(nèi)置函數(shù)，語法格式為range(start,end,step)。該函數(shù)返回具有惰性求值特點的range對象，其中包含左閉右開區(qū)間start,end)內(nèi)以step為步長的整數(shù)。參數(shù)start默認(rèn)為0，step默認(rèn)為1。range(5)#start默認(rèn)為0，step默認(rèn)為1range(0,5)list(_)0,1,2,3,4list(range(1,10,2)#指定起始值和步長1,3,5,7,9list(range(9,0,-2)#步長為負(fù)數(shù)時，start應(yīng)比end大9,7,5,3,1,.,常用內(nèi)置函數(shù),sorted()對列表、元組、字典、集合或其他可迭代對象進(jìn)行排序并返回新列表，reversed()對可迭代對象（生成器對象和具有惰性求值特性的zip、map、filter、enumerate等類似對象除外）進(jìn)行翻轉(zhuǎn)（首尾交換）并返回可迭代的reversed對象。x=aaaa,bc,d,b,basorted(x,key=lambdaitem:(len(item),item)#先按長度排序，長度一樣的正常排序b,d,ba,bc,aaaareversed(x)#逆序，返回reversed對象list(reversed(x)#reversed對象是可迭代的5,1,9,3,8,7,10,6,0,4,2,.,常用內(nèi)置函數(shù),內(nèi)置函數(shù)map()把一個函數(shù)func依次映射到序列或迭代器對象的每個元素上，并返回一個可迭代的map對象作為結(jié)果，map對象中每個元素是原序列中元素經(jīng)過函數(shù)func處理后的結(jié)果。list(map(str,range(5)#把列表中元素轉(zhuǎn)換為字符串0,1,2,3,4defadd5(v):#單參數(shù)函數(shù)returnv+5list(map(add5,range(10)#把單參數(shù)函數(shù)映射到一個序列的所有元素5,6,7,8,9,10,11,12,13,14defadd(x,y):#可以接收2個參數(shù)的函數(shù)returnx+ylist(map(add,range(5),range(5,10)#把雙參數(shù)函數(shù)映射到兩個序列上5,7,9,11,13,.,常用內(nèi)置函數(shù),eval()函數(shù)是一個十分重要的函數(shù)，它能夠以Python表達(dá)式的方式解析并執(zhí)行字符串，將返回結(jié)果輸出exec()函數(shù)用來執(zhí)行指定的Python源代碼或者由compile()編譯的代碼對象,x=1eval(x+1)2eval(1.1+2.2)3.3eval(“_import_(os).startfile(rc:windowsnotepad.exe),exec(help(sum)#查看內(nèi)置函數(shù)sum的幫助文檔,.,常用內(nèi)置函數(shù),enum