《Python程序設(shè)計》課件第5章 函數(shù)與模塊

Python程序設(shè)計第5章函數(shù)與模塊【教學(xué)目標】

學(xué)習(xí)內(nèi)容函數(shù)定義函數(shù)參數(shù)的傳遞函數(shù)的返回值變量的作用域常用函數(shù)模塊、模塊包常用內(nèi)置模塊(類庫)介紹技能目標會函數(shù)的定義及其使用方法能理解變量的作用域能對常用函數(shù)使用會模塊和模塊包的使用方法能對常用內(nèi)置模塊使用任務(wù)一編寫黨員信息管理系統(tǒng)

黨員信息管理系統(tǒng)可以對黨員的基本信息進行管理，規(guī)范基層黨支部的建設(shè)，提高了信息化管理水平。

本次的任務(wù)是使用Python開發(fā)黨員信息管理系統(tǒng)V1.0，實現(xiàn)顯示黨員信息和添加黨員信息。【提示】(1)使用函數(shù)來封裝每個功能：打印主菜單、顯示黨員信息、添加黨員信息。(2)使用二維列表來保存黨員信息，黨員的信息包括編號、姓名、入黨時間。(3)根據(jù)實際需求，將保存黨員信息的列表作為參數(shù)傳入到函數(shù)中。5.1函數(shù)定義

函數(shù)是有組織的、可重復(fù)使用的代碼塊。它用于執(zhí)行單個相關(guān)操作，可以提高應(yīng)用的模塊性和代碼的重復(fù)利用率。5.1函數(shù)定義5.1.1內(nèi)置的標準函數(shù)及使用

內(nèi)置函數(shù)是安裝Python時自帶的、開發(fā)者可以直接使用的基本函數(shù)。Python中有很多內(nèi)置函數(shù)，這些函數(shù)就是一個小程序，它們接收輸入、處理輸入，并產(chǎn)生輸出。5.1函數(shù)定義5.1.2用戶自定義函數(shù)及調(diào)用

Python不僅含有可以直接使用內(nèi)置函數(shù)，也允許開發(fā)者自定義函數(shù)，自定義函數(shù)的過程也可以理解為創(chuàng)建一個具有某種功能的方法。如果要使用自定義函數(shù)，則需調(diào)用自定義函數(shù)。函數(shù)的定義格式如下。def函數(shù)名([形參列表])：

函數(shù)體

[return表達式]函數(shù)的調(diào)用格式如下。函數(shù)名([實參列表])實例一函數(shù)的定義和調(diào)用例子，實現(xiàn)兩數(shù)的和。defmy_add(a,b): #定義有返回值函數(shù)my_add()return(a+b)

#函數(shù)體defmy_print():

#定義無返回值函數(shù)my_print()print("helloPython") #函數(shù)體c=my_add(11,22) #調(diào)用有返回值函數(shù)my_add()print(c) #輸出返的值my_print() #調(diào)用無返回值函數(shù)my_print()5.2函數(shù)參數(shù)的傳遞

參數(shù)列表為空的函數(shù)稱為無參函數(shù)。如果函數(shù)不需要從外部傳遞數(shù)據(jù)到函數(shù)中就可以使用無參函數(shù)。

需要在調(diào)用函數(shù)時向函數(shù)內(nèi)傳遞數(shù)據(jù)，此時定義的函數(shù)就是有參函數(shù)。

在Python中，函數(shù)的參數(shù)在定義時，一般有位置參數(shù)、默認參數(shù)、關(guān)鍵字參數(shù)、不定長參數(shù)等。5.2函數(shù)參數(shù)的傳遞5.2.1位置參數(shù)

函數(shù)定義可以包含一個形參列表，而函數(shù)調(diào)用時則通過傳遞實參列表，以允許函數(shù)體中的代碼引用這些參數(shù)變量。

定義函數(shù)時聲明的參數(shù)，即形式參數(shù)，簡稱形參；調(diào)用函數(shù)時，提供函數(shù)需要的參數(shù)的值，即實際參數(shù)，簡稱實參。

實際參數(shù)值必須按默認位置順序依次傳遞給形式參數(shù)。如果參數(shù)個數(shù)不對，則出現(xiàn)語法錯誤。位置參數(shù)例子，實現(xiàn)比較兩個數(shù)大小，并輸結(jié)果。defmy_compare(a,b):ifa>b:print(a,">",b)elifa==b:print(a,"=b",b)else:print(a,"<",b)my_compare(1,2)x=11;y=8my_compare(x,y)my_compare(1)程序輸出結(jié)果：1<211>8Traceback(mostrecentcalllast):File"C:/Users/Administrator/Desktop/5-2.py",line8,in<module>my_compare(1)TypeError:my_compare()missing1requiredpositionalargument:'b'5.2函數(shù)參數(shù)的傳遞5.2.2默認參數(shù)

Python允許在定義函數(shù)時給參數(shù)設(shè)置默認值，這樣的參數(shù)稱為默認參數(shù)。

給參數(shù)添加默認值的方法是在定義函數(shù)時使用“=”給參數(shù)賦值，賦值號右側(cè)即為參數(shù)的默認值。設(shè)置了默認值的參數(shù)，在調(diào)用時可以不給這個參數(shù)顯式賦值，此時參數(shù)值就是它的默認值；如果在調(diào)用時給這個參數(shù)賦值，則默認值不生效。defbabble(words,times=1):

print(words*times)babble(“Hello”)#結(jié)果Hellobabble(“Hello”,3)#結(jié)果lloHelloHello5.2函數(shù)參數(shù)的傳遞5.2.3關(guān)鍵字參數(shù)

函數(shù)調(diào)用時，可通過名稱(關(guān)鍵字)指定傳入的參數(shù)，例如my_func(a=1，b=2)或my_func(b=2，a=1)。按關(guān)鍵字指定傳入的參數(shù)稱為關(guān)鍵字參數(shù)。使用關(guān)鍵字參數(shù)具有三個優(yōu)點：參數(shù)按名稱意義明確；傳遞的參數(shù)與順序無關(guān)；如果有多個可選參數(shù)，可選擇指定某個參數(shù)值。關(guān)鍵字參數(shù)示例，驗證三種調(diào)用方式是否等價，如根據(jù)本金b，年利率r，年數(shù)n，計算最終收益v的函數(shù)，公式v=b(1+r)n。defgetValue(b,r,n=5):v=b*((1+r)**n)print(format(v,'.2f'))getValue(1000,0.05)getValue(b=1000,r=0.05)getValue(r=0.05,b=1000)程序輸出結(jié)果：1276.281276.281276.285.2函數(shù)參數(shù)的傳遞5.2.4不定長參數(shù)

在定義函數(shù)時，允許聲明帶星的參數(shù)，如deffunc(*args)，則表明調(diào)用本函數(shù)時允許向函數(shù)傳遞可變數(shù)量的實參。調(diào)用函數(shù)時，帶一個星號時，則從“*”后所有的參數(shù)被收集為一個元組；帶兩個星號時，則從“**”后所有的參數(shù)被收集為一個字典。可變參數(shù)示例1。defmy_sum(a,b,*c):total=a+bforninc:total=total+nreturntotalprint(my_sum(1,2))print(my_sum(1,2,3,4,5))print(my_sum(1,2,3,4,5,6,7))可變參數(shù)示例2。defmy_sum(a,b,*c,**d):total=a+bforninc:total=total+nforkeyind:total=total+d[key]returntotalprint(my_sum(1,2))print(my_sum(1,2,3,4,5))print(my_sum(1,2,3,4,5,male=6,female=7))5.3函數(shù)的返回值

函數(shù)可以返回值，并且返回的值可以是任意數(shù)據(jù)類型，即在函數(shù)體中使用return語句從函數(shù)返回一個值，并終止跳出函數(shù)，如果需要返回多個值，則可以返回一個元組。deffunc():

return1,2,3a,b,c=func()print(a,b,c)

#結(jié)果(1,2,3)實例六設(shè)計求若干數(shù)中最大值函數(shù)，如輸入三個數(shù)，輸出最大數(shù)。求若干數(shù)中最大值函數(shù)的方法一般如下。(1)最大值的初值設(shè)為一個比較小的數(shù)，或者取第一個數(shù)為最大值的初值。(2)利用循環(huán)，將每個數(shù)與最大值比較，若此數(shù)大于最大值，則將此數(shù)設(shè)置為最大值。defmy_max(a,b,*c):#求最大值max_value=aifmax_value<b:max_value=bforninc:ifmax_value<n:max_value=nreturnmax_valuedefmy_main():x=int(input("請輸入第一個數(shù)："))y=int(input("請輸入第二個數(shù)："))z=int(input("請輸入第三個數(shù)："))max1=my_max(x,y,z)print("最大數(shù)是：",max1)my_main()5.4變量的作用域(1)局部作用域：局部作用域一般是聲明在函數(shù)內(nèi)部的變量。>>>deffunc():

x=10

#函數(shù)內(nèi)的局部變量x>>>print(x)

#x是局部變量，不能在函數(shù)func()外被訪問(2)嵌套作用域：嵌套作用域和局部作用域是相對的，嵌套作用域相對于更上的層的函數(shù)而言也是局部作用域，嵌套作用域與局部作用域的區(qū)別在于對一個函數(shù)而言，局部作用域是定義在此函數(shù)內(nèi)部的局部，而嵌套作用域是定義在此函數(shù)的上一層函數(shù)的局部。(3)全局作用域：全局作用域一般是在函數(shù)外部聲明的變量，被為全局變量。全局變量的適用范圍是整個.py文件。(4)內(nèi)置作用域：系統(tǒng)中的內(nèi)置模塊所定義的變量，它包含了Python的各種預(yù)定義變量和函數(shù)。下面的程序中包含了4種作用域。a=int(2.6) #內(nèi)置作用域a_count=0 #全局作用城defouter():

b_count=1

#局部作用域definner():

c_count=2

#嵌套作用域5.4變量的作用域5.4.1global關(guān)鍵字

當(dāng)作用域外的變量與作用域內(nèi)的變量名稱相同時，以“本地”優(yōu)先為原則，此時外部的變量會被屏蔽。5.4.2nonlocal關(guān)鍵字

當(dāng)作用域外的變量與作用域內(nèi)的變量名稱相同時，以“本地”優(yōu)先為原則，此時外部的變量會被屏蔽。實例七global關(guān)鍵字的使用。defe_count():num=10definner():nonlocalnum #nonlocal關(guān)鍵字聲明num=100print(num)inner()print(num)e_count()5.5常用函數(shù)5.5.1lambda函數(shù)

lambda函數(shù)又被稱為匿名函數(shù)，它沒有復(fù)雜的函數(shù)定義格式，僅由一行代碼構(gòu)成，其基本格式如下。result=lambda[argl,arg2,arg3,…,argN]:expression

其中，result用于接收lambda函數(shù)的結(jié)果，[argl，arg2，arg3，…，argN]指的是可選參數(shù)，用于指定要傳遞的參數(shù)列表，參數(shù)間使用“，”分隔。expression為必選參數(shù)，它是一個表達式，用于描述函數(shù)的功能，如果函數(shù)有參數(shù)，那么將在這個表達式中使用。如使用1ambda函數(shù)求兩數(shù)加和。實例八使用普通函數(shù)與lambda函數(shù)計算圓的面積。#普通函數(shù)importmathdefarea(r):result=math.pi*r*rreturnresultr=3print("使用普通函數(shù)計算圓面積是：",area(r))#lambda函數(shù)areal=lambdar:math.pi*r*rprint("使用lambda函數(shù)計算圓面積是：",area(r))5.5常用函數(shù)5.5.2zip()函數(shù)

zip()函數(shù)是Python的一個內(nèi)置函數(shù)，它接受一系列可迭代的對象作為參數(shù)，將對象中對應(yīng)的元素打包成一個個tuple(元組)，然后返回由這些tuple組成的list(列表)。其應(yīng)用形式為:zip([iterable，...])。若傳入?yún)?shù)的長度不等，則返回list的長度和參數(shù)中長度最短的對象相同。>>>x=zip()>>>print(list(x))輸出結(jié)果為：[]從結(jié)果可以看出zip()函數(shù)在沒有參數(shù)時運作的方式。>>>x=[1,2,3]>>>x=zip(x)>>>print(list(x))輸出結(jié)果為：[(1,),(2,),(3,)]從結(jié)果可以看出zip()函數(shù)在只有一個參數(shù)時運作的方式。下面看看有多個參數(shù)的情況。>>>x=[1,2,3]>>>y=[4,5,6]>>>xy=zip(x,y)>>>foriinxy:>>>print(i,end=")輸出結(jié)果為:(1,4)(2,5)(3,6)可見，zip()函數(shù)可以將幾個列表中的元素，按次序組合成一個元組。如果將多個列表傳入zip()函數(shù)中，也可以執(zhí)行相同的操作，例如。>>>x=[1,2,3]>>>y=[4,5,6]>>>z=[7,8,9]>>>xyz=zip(x,y,z)>>>print(list(xyz))輸出結(jié)果為：[(1,4.7),(2.5,8),(3,6.9)]當(dāng)兩個列表的長度不一樣時，操作如下。>>>x=[1,2,3]>>>y=[4,5,6,7]>>>xy=zip(x,y)>>>print(list(xy))輸出結(jié)果為：[(1,4),(2,5),(3,6)]從這個結(jié)果可以看出zip()函數(shù)的長度處理方式?！救蝿?wù)實現(xiàn)】任務(wù)二為公益事業(yè)做小貢獻

中國福利彩票發(fā)行的目的是團結(jié)各界熱心社會福利事業(yè)的人士，發(fā)揚社會主義人道主義精神，籌集社會福利資金，興辦殘疾人、老年人、孤兒等福利事業(yè)和幫助有困難的人，具有鮮明的公益性。雙色球是中國福利彩票中的一種。

本次的任務(wù)是使用Python編寫雙色球中獎程序，其中利用Python內(nèi)置random模塊隨機生成某一期的雙色球中獎號碼。【提示】(1)根據(jù)雙色球規(guī)則：6位不重復(fù)的藍球，藍球的選號范圍：1~33，則生成藍球號碼時使用隨機數(shù)模塊，號碼范圍1~33，生成藍球號碼時要驗證新生成的號碼與已生成的號碼是否重復(fù)，如果重復(fù)需重新生成，可以使用列表的append()方法保存藍球號碼，及用if語句判斷元素是否重復(fù)。(2)根據(jù)雙色球規(guī)則：1位紅球，紅球選號范圍：1~16，則生成紅球號碼時使用隨機數(shù)模塊，號碼范圍：1~16。(3)根據(jù)雙色球規(guī)則：藍球依從小到大的順序排列，則利用列表的sort()方法實現(xiàn)。5.6模塊在程序開發(fā)過程中，開發(fā)人員不會將所有的代碼都放到一個源程序文件中，而是將功能相近的類或函數(shù)放到一起，這樣代碼結(jié)構(gòu)清晰，管理維護也方便，那么在Python中使用模塊來管理實現(xiàn)，也即是我們之前所編寫的Python文件就是一個模塊，其擴展名是.py。在模塊中可以定義函數(shù)、類和變量等可執(zhí)行的代碼。別的程序可以導(dǎo)入模塊，以使用該模塊中相應(yīng)的方法。5.6模塊5.6.1創(chuàng)建模塊在Python中，模塊的創(chuàng)建是以文件的方式來表示模塊，一個模塊就是一個以.py為擴展名的文件，文件的名字就是模塊的名字，格式為“模塊名.py”。如將兩個數(shù)求和的函數(shù)程序文件保存在文件中，并命名為my_Add.py，就可以將其看作是一個模塊，代碼如下。defmy_Sum(a,b):returna+b5.6模塊5.6.2導(dǎo)入模塊

創(chuàng)建模塊后，為了在別的程序中使用該模塊中的變量、函數(shù)或類等，需要先導(dǎo)入該模塊?？墒褂胕mport或from語句導(dǎo)入模塊，該導(dǎo)入語句可以在程序中的任意位置使用，基本格式如下。import模塊名稱import模塊名稱as新名稱from模塊名稱import導(dǎo)入的對象名稱from模塊名稱import導(dǎo)入的對象名稱as新名稱from模塊名稱import*5.6模塊5.6.3模塊屬性

在模塊中，有一些內(nèi)置屬性用于完成特定的任務(wù)，即使是自定義創(chuàng)建的模塊，也會包含這些內(nèi)置屬性。利用dir()函數(shù)可以查看模塊中的屬性。5.6模塊5.6.4導(dǎo)入模塊搜索路徑在導(dǎo)入模塊時，Python會依次執(zhí)行下列3個步驟。(1)搜索需要導(dǎo)入的模塊文件。(2)必要時編譯模塊文件。(3)執(zhí)行模塊文件。5.7模塊包5.7.1包的基本結(jié)構(gòu)在編寫程序的過程中，會創(chuàng)建許多的模塊，為了防止各模塊間名字的重復(fù)，也為了將某些功能相近的模塊組織在同一個目錄下，就需要運用包來管理。包可以簡單理解為文件夾，導(dǎo)入使用包的方式跟使用模塊類似，但需要注意的是，當(dāng)把文件夾當(dāng)作包使用時，文件夾中需要包含__init__.py文件，主要是為了避免將文件夾名當(dāng)作普通的字符串。在__init__.py文件中，可以編寫一些初始化代碼，當(dāng)包被導(dǎo)入時，__init__.py文件會自動執(zhí)行，當(dāng)然__init__.py也可以為空。。

Python中包、模塊、函數(shù)、類和屬性之間的關(guān)系如圖5-2所示函數(shù)類屬性模塊1包函數(shù)類屬性模塊25.7.2導(dǎo)入包5.8常用內(nèi)置模塊介紹

Python語言的語法接近自然語言，因此在各個領(lǐng)域都有十分廣泛的應(yīng)用。同時，因為Python語言的開源性，開發(fā)了很多開源的第三方模塊。其中一些使用場景廣泛的模塊被集成到了Python中，稱為內(nèi)置模塊，其他未集成到Python中的模塊稱為第三方模塊(庫)。5.8常用內(nèi)置模塊介紹5.8.1繪圖工具：turtle庫1.turtle庫的基本概念

turtle庫(也稱海龜繪圖庫)提供了基本繪圖功能，是Python語言中一個很流行的繪制圖像的函數(shù)庫，想象一只小烏龜，在一個橫軸為x、縱軸為y的坐標系原點(0，0)位置開始，根據(jù)一組函數(shù)指令的控制，在這個平面坐標系中移動，從而在它爬行的路徑上繪制圖形。5.8常用內(nèi)置模塊介紹5.8.1繪圖工具：turtle庫2.turtle繪圖的基本知識點(1)畫布(canvas)

畫布指turtle用于繪圖的區(qū)域，可以設(shè)置它的大小和初始位置。如設(shè)置畫布大小turtle.screensize(canvwidth=None,canvheight=None,bg=None)，(2)畫筆

畫筆的狀態(tài)指在畫布上，默認有一個坐標原點為畫布中心的坐標軸，坐標原點上有一只面朝x軸正方向小烏龜。坐標原點(位置)，面朝x軸正方向(方向)，turtle繪圖中，就是使用位置方向描述小烏龜(畫筆)的狀態(tài)。5.8常用內(nèi)置模塊介紹5.8.1繪圖工具：turtle庫3.命令介紹樣式turtle.circle(radius,extent=None,steps=None)描述：以給定半徑畫圓參數(shù)：radius指半徑，半徑的正(負)，表示圓心在畫筆的左邊(右邊)畫圓；extent指弧度；steps指半徑為radius的圓的內(nèi)切正多邊形，多邊形邊數(shù)為steps。示例：circle(50) #整圓circle(50,steps=3) #三角形circle(120,180) #半圓實例九利用turtle繪圖一個五角星。importturtle #導(dǎo)入turtle模塊中的函數(shù)turtle.color("red","yellow")#設(shè)置畫筆顏色為red，填充顏色為yellowturtle.pensize(5) #設(shè)置畫筆的寬度為5像素turtle.hideturtle() #隱藏畫筆的turtle形狀turtle.begin_fill()#開始填充whileTrue:turtle.forward(300) #畫筆前進300像素turtle.right(144)#畫筆方向向右旋轉(zhuǎn)144度ifabs(turtle.pos())<1: #檢查當(dāng)前坐標breakturtle.end_fill() #結(jié)束填充turtle.speed(2) #設(shè)置畫筆移動速度2turtle.penup()#提起筆移動，不繪制圖形，用于另起一個地方繪制turtle.goto(-150,-130) #將畫筆移動到坐標為x，y的位置turtle.color("green")#設(shè)置畫筆顏色#寫文本Python，文本字體名為Arial，大小為30和font為normalturtle.write("Python",font=("Arial",30,"normal"))turtle.mainloop()#開始事件循環(huán)。5.8常用內(nèi)置模塊介紹5.8.2隨機數(shù)工具：random庫1.random庫概述

random庫提供了隨機數(shù)生成函數(shù)，其模塊文件為Python安裝目錄下的Lib\random.py。各種程序設(shè)計語言中幾乎都提供了隨機數(shù)生成功能。程序設(shè)計語言通過隨機數(shù)生成器來獲得隨機數(shù)。5.8常用內(nèi)置模塊介紹5.8.2隨機數(shù)工具：random庫2.random庫方法(1)random()方法

random()方法用于返回隨機生成的一個實數(shù)，隨機數(shù)取值在[0,1)范圍內(nèi)。(2)randrange()方法

randrange()方法用于返回指定范圍內(nèi)按某一步長遞增集合中的一個隨機數(shù)，用法如下所示。

random.randrange(start,stop,step)

其中，start是指定范圍內(nèi)的開始值，包含在范圍內(nèi)，stop是指定范圍內(nèi)的結(jié)束值，但不包含在范圍內(nèi)，step是步長，步長默認值為1。5.8常用內(nèi)置模塊介紹5.8.2隨機數(shù)工具：random庫2.random庫方法(3)uniform()方法