Python电子教案5-1-函数和代码复用-p课件.ppt

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1、函数的基本使用1ppt课件 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())、Py

2、thon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

3、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

4、: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,

5、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

6、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

7、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: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21ppt课件 在定义函数时,如果有些参数存在默认值,即部分

8、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

9、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

10、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

11、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fun

12、c()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

13、()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

14、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41ppt课件 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datetim

15、e,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

16、示的类,功能覆盖date和timedatetime.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 datetimefrom datetime import datetimedatetime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dateti

17、me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()datetime.now()作用作用:返回一个datetime类型,表示当前的日期和时间,精确到微秒。参数参数:无datetime库解析 调用该函数,执行结果如下:datetime库解析 使用datetime.utcnow()获得当前日期和时间对应的UTC(世界标准时间)时间对象,使用方法如下:datetime.utcnow()datetime.utcnow()作

18、用作用:返回一个datetime类型,表示当前日期和时间的UTC表示,精确到微秒。参数参数:无datetime库解析 调用该函数,执行结果如下:datetime库解析 datetime.now()和datetime.utcnow()都返回一个datetime类型的对象,也可以直接使用datetime()构造一个日期和时间对象,使用方法如下:datetime(year,month,day,hour=0,minute=0,datetime(year,month,day,hour=0,minute=0,second=0,microsecond=0)second=0,microsecond=0)作用作

19、用:返回一个datetime类型,表示指定的日期和时间,可以精确到微秒。datetime库解析 参数参数:year:指定的年份,MINYEAR=year=MAXYEARmonth:指定的月份,1=month=12day:指定的日期,1=day=月份所对应的日期上限hour:指定的小时,0=hour 24minute:指定的分数,0=minute 60second:指定的秒数,0=second 60microsecond:指定的微秒数,0=microsecond 1000000datetime库解析 调用datetime()函数直接创建一个datetime对象,表示2016年9月16日22:33

20、,32秒7微秒,执行结果如下:datetime库解析 到此,程序已经有了一个datetime对象,进一步可以利用这个对象的属性显示时间,为了区别datetime库名,采用上例中的someday代替生成的datetime对象,常用属性如表5.1所示datetime库解析datetime库解析属性属性描述描述属性属性someday.min固 定 返 回 d a t e t i m e 的 最 小 时 间 对 象,datetime(1,1,1,0,0)someday.minsomeday.max固定返回datetime的最大时间对象,datetime(9999,12,31,23,59,59,9999

21、99)someday.maxsomeday.year返回someday包含的年份someday.yearsomeday.month返回someday包含的月份someday.monthsomeday.day返回someday包含的日期someday.daysomeday.hour返回someday包含的小时someday.hoursomeday.minute返回someday包含的分钟someday.minutesomeday.second返回someday包含的秒钟someday.secondsomeday.microsecond返回someday包含的微秒值someday.microsec

22、ond datetime对象有3个常用的时间格式化方法,如表5.2所示。datetime库解析属性属性描述描述属性属性someday.isoformat()采用ISO 8601标准显示时间someday.isoformat()someday.isoweekday()根据日期计算星期后返回1-7,对应星期一到星期日someday.isoweekday()someday.strftime(format)根据格式化字符串format进行格式显示的方法someday.strftime(format)strftime()方法是时间格式化最有效的方法,几乎可以以任何通用格式输出时间。该方法利用一个格式字符

23、串,示例如下,表5.3给出了strftime()方法的格式化控制符。datetime库解析datetime库解析格式化字符串格式化字符串日期日期/时间时间值范围和实例值范围和实例%Y年份00019999,例如:1900%m月份0112,例如:10%B月名JanuaryDecember,例如:April%b月名缩写JanDec,例如:Apr%d日期01 31,例如:25%A星期MondaySunday,例如:Wednesday%a星期缩写MonSun,例如:Wed%H小时(24h制)00 23,例如:12%I小时(12h制)01 12,例如:7%p上/下午AM,PM,例如:PM%M分钟00 59,例如:26%S秒00 59,例如:26 strftime()格式化字符串的数字左侧会自动补零,上述格式也可以与print()的格式化函数一起使用,给出一些例子:datetime库解析

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