Python程序設(shè)計基礎(chǔ)與實戰(zhàn)課件

第7章函數(shù)函數(shù)的基本使用函數(shù)的參數(shù)傳遞可變對象作為參數(shù)實戰(zhàn)10：哥德巴赫猜想變量的作用域函數(shù)的遞歸調(diào)用實戰(zhàn)11：快速排序掌握函數(shù)的基本使用方法掌握函數(shù)的參數(shù)傳遞方式理解變量的作用域理解函數(shù)的遞歸調(diào)用7.1函數(shù)的基本使用函數(shù)的定義函數(shù)的返回值函數(shù)的注釋7.1函數(shù)的基本使用自定義函數(shù)7.1.1函數(shù)的定義def函數(shù)名(參數(shù)列表)：函數(shù)體return返回值列表def是關(guān)鍵字，表示定義一個函數(shù)；函數(shù)名是一個標(biāo)識符，注意不能與關(guān)鍵字重復(fù)；參數(shù)列表可以有零個、一個或多個，沒有參數(shù)時圓括號也需要保留；函數(shù)體的起始位置可以選擇以注釋形式進(jìn)行函數(shù)說明，此時的注釋在Python中被稱為文檔字符串；return語句可以省略，當(dāng)需要返回值時，return是函數(shù)結(jié)束的標(biāo)志，會將返回值列表返回給調(diào)用者。7.1函數(shù)的基本使用定義計算矩形面積的函數(shù)7.1.1函數(shù)的定義defcal_square(length,width):returnlength*widthresult=cal_square(4,3)print(result)12在定義函數(shù)時的參數(shù)列表里面的參數(shù)是形式參數(shù)，簡稱為“形參”，指length和width；當(dāng)調(diào)用函數(shù)時，要傳給函數(shù)內(nèi)部的參數(shù)是實際參數(shù)，簡稱為“實參”，指cal_square(4,3)中的4和3。7.1函數(shù)的基本使用進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時，傳遞參數(shù)實現(xiàn)了從函數(shù)外部向函數(shù)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而return語句則實現(xiàn)了從函數(shù)內(nèi)部向函數(shù)外部輸出數(shù)據(jù)。函數(shù)的返回值可以是空值、一個值或者多個值。如果定義函數(shù)時沒有return語句或者只有return語句而沒有返回數(shù)據(jù)時，則Python會認(rèn)為此函數(shù)返回的是None，None表示空值。7.1.2函數(shù)的返回值7.1函數(shù)的基本使用7.1.2函數(shù)的返回值defborrow_books(name,book,day):print(f"{name}借閱了書籍《{book}》,預(yù)計借閱{day}天")borrow_books("小千","紅樓夢",14)borrow_books("小鋒","西游記",10)小千借閱了書籍《紅樓夢》,預(yù)計借閱14天小鋒借閱了書籍《西游記》,預(yù)計借閱10天defborrow_books(name,book,day):print(f"{name}借閱了書籍《{book}》,預(yù)計借閱{day}天")borrow_books("小千","紅樓夢",14)result=borrow_books("小鋒","西游記",10)print(result)小千借閱了書籍《紅樓夢》,預(yù)計借閱14天小鋒借閱了書籍《西游記》,預(yù)計借閱10天None打印借閱書籍情況打印函數(shù)的返回結(jié)果7.1函數(shù)的基本使用7.1.2函數(shù)的返回值defcal_digit(number):high=number//100mid=number//10%10low=number%10returnhigh,mid,lowresult=cal_digit(543)print(result)a,b,c=cal_digit(543)print(a,b,c)(5,4,3)543求一個三位數(shù)百、十、個位的值當(dāng)函數(shù)的返回值為多個時，返回的多個值是由逗號隔開的，此時有了構(gòu)成元組的標(biāo)志，函數(shù)的返回值構(gòu)成了一個元組7.1函數(shù)的基本使用7.1.3函數(shù)的注釋defis_leap():pass當(dāng)定義函數(shù)卻沒有寫函數(shù)體時，代碼會高亮顯示，表示語法有問題，程序無法順利運行，此時pass可以充當(dāng)未完成的代碼，使得整個程序能夠正常運行。在if、for、while等語句后的語句塊，也可以用pass進(jìn)行占位。7.1函數(shù)的基本使用7.1.3函數(shù)的注釋defis_leap(year):"""判單年份是不是閏年:paramyear:年份:return:返回值為布爾類型"""if(year%4==0andyear%100!=0)oryear%400==0:returnTrueelse:returnFalseprint(is_leap.__doc__)判單年份是不是閏年:paramyear:年份:return:返回值為布爾類型

在函數(shù)體的起始位置鍵入三引號進(jìn)行函數(shù)注釋（注：在PyCharm中輸入三引號并按回車，可以自動生成部分函數(shù)注釋），也稱為文檔字符串。文檔字符串中一般包括函數(shù)的功能、參數(shù)以及返回值，查看文檔字符串可以通過__doc__屬性。7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞參數(shù)的位置傳遞參數(shù)的關(guān)鍵字傳遞參數(shù)的默認(rèn)值傳遞參數(shù)的包裹傳遞參數(shù)的解包裹傳遞7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.1參數(shù)的位置傳遞參數(shù)的位置傳遞是指調(diào)用函數(shù)時，根據(jù)函數(shù)定義的形參位置傳遞實參，將形參和實參順序關(guān)聯(lián)。deffavorite_place(name,place):print(f"我的名字是{name}")print(f"我最喜歡的名勝古跡是{place}")favorite_place("小千","萬里長城")我的名字是小千我最喜歡的名勝古跡是萬里長城7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.1參數(shù)的位置傳遞函數(shù)調(diào)用時，實參的傳遞順序與定義函數(shù)形參的順序需要保持一致，如果順序不正確，結(jié)果會不符合預(yù)期。deffavorite_place(name,place):print(f"我的名字是{name}")print(f"我最喜歡的名勝古跡是{place}")favorite_place("萬里長城","小千")我的名字是萬里長城我最喜歡的名勝古跡是小千7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.1參數(shù)的位置傳遞需要注意的是，實參和形參的類型和個數(shù)必須匹配，否則程序就會異常。deffavorite_place(name,place):print(f"我的名字是{name}")print(f"我最喜歡的名勝古跡是{place}")favorite_place("小千","萬里長城","避暑山莊")Traceback(mostrecentcalllast):File"C:\1000phone\parter7\scenic_spots.py",line4,in<module>favorite_place("小千","萬里長城","避暑山莊")TypeError:favorite_place()takes2positionalargumentsbut3weregiven7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.2參數(shù)的關(guān)鍵字傳遞參數(shù)的關(guān)鍵字傳遞中，會直接將形參的名稱和實參的值關(guān)聯(lián)起來，故允許傳遞實參的順序與定義函數(shù)的形參順序不一致。deffavorite_place(name,place):print(f"我的名字是{name}")print(f"我最喜歡的名勝古跡是{place}")favorite_place(place="桂林山水",name="小鋒")我的名字是小鋒我最喜歡的名勝古跡是桂林山水以下兩種方式等價：favorite_place(place="桂林山水",name="小鋒")favorite_place(name="小鋒",place="桂林山水")7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.3參數(shù)的默認(rèn)值傳遞在調(diào)用函數(shù)時，如果給形參提供了實參，函數(shù)將會使用指定的實參值；如果不提供實參，函數(shù)將會使用形參的默認(rèn)值。故而，當(dāng)形參有指定的默認(rèn)值時，可以在函數(shù)調(diào)用中省略相應(yīng)的實參。需要注意的是，有默認(rèn)值的形參必須要在沒有默認(rèn)值的形參的右側(cè)，否則函數(shù)將會報錯。deffavorite_place(name,place="萬里長城"):print(f"我的名字是{name}")print(f"我最喜歡的名勝古跡是{place}")favorite_place(name="小千")我的名字是小千我最喜歡的名勝古跡是萬里長城7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.3參數(shù)的默認(rèn)值傳遞即使形參有默認(rèn)值，也可以在調(diào)用函數(shù)時給其傳入實參。deffavorite_place(name,place="萬里長城"):print(f"我的名字是{name}")print(f"我最喜歡的名勝古跡是{place}")favorite_place(name="小鋒",place="桂林山水")我的名字是小鋒我最喜歡的名勝古跡是桂林山水7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.4參數(shù)的包裹傳遞在定義函數(shù)時，有時候不知道調(diào)用時會傳遞多少個實參，Python提供了能夠接受任意數(shù)量實參的傳參方式，即參數(shù)的包裹傳遞。deffavorite_language(*languages):print(languages)favorite_language("Python")favorite_language("C","C++","Python")('Python',)('C','C++','Python')傳遞不確定長度的實參，可以在形參前面加上星號（*）來實現(xiàn)7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.4參數(shù)的包裹傳遞函數(shù)接收不同類型的實參的情況deffavorite_language(name,*languages):print(f"{name}喜歡的編程語言如下：")forlanguageinlanguages:print(language)favorite_language("小千","Python")favorite_language("小鋒","C","C++","Python")小千喜歡的編程語言如下：Python小鋒喜歡的編程語言如下：CC++Python7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.4參數(shù)的包裹傳遞參數(shù)的包裹傳遞還包括接收關(guān)鍵字參數(shù)并將其存放到字典中，需要使用雙星號（**）來實現(xiàn)。defpersoninfo(**info):returninforesult=personinfo(id=1,name="小千",age=19,grade="大二")print(result){'id':1,'name':'小千','age':19,'grade':'大二'}7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.4參數(shù)的包裹傳遞形參的排列順序是先位置形參，然后關(guān)鍵字形參，再是*元組形參，最后是**字典形參，否則程序就會異常。defpersoninfo(*languages,**info):forkey,valueininfo.items():print(f"{key}:{value}")print("喜歡的編程語言如下：")forlanguageinlanguages:print(language,end="")personinfo("C","C++","Python",id=1,name="小千",age=19,grade="大二")id:1name:小千age:19grade:大二喜歡的編程語言如下：CC++Python7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.5參數(shù)的解包裹傳遞參數(shù)的解包裹傳遞機制為：當(dāng)實參為元組或列表時，將其拆分，使得元組或列表中的每一個元素對應(yīng)一個位置形參；當(dāng)實參為字典時，將字典拆分，使得字典中的每一個鍵值對作為一個關(guān)鍵字傳遞給形參。7.2函數(shù)的參數(shù)傳遞7.2.5參數(shù)的解包裹傳遞defproduct(a,b,c):returna*b*ctuple01=(22,10,22)print(product(*tuple01))list01=[22,10,22]print(product(*list01))48404840傳入元組或列表形式的實參defproduct(a,b,c):returna*b*cdict01={"a":22,"b":10,"c":22}print(product(**dict01))4840傳入字典形式的實參7.3可變對象作為參數(shù)7.3可變對象作為參數(shù)在Python中，有數(shù)值、字符串以及元組等不可變的數(shù)據(jù)類型，也存在列表、字典等可變的數(shù)據(jù)類型，可變和不可變數(shù)據(jù)類型在作為函數(shù)的實參時，有很大的差別。7.3可變對象作為參數(shù)當(dāng)不可變對象作為實參時，在函數(shù)內(nèi)參數(shù)的改變不會影響到該不可變對象的值。這是由于不可變對象作為參數(shù)時，向函數(shù)傳遞的是參數(shù)對應(yīng)的值，如果在函數(shù)內(nèi)部修改參數(shù)，相當(dāng)于把參數(shù)的值復(fù)制一份后再進(jìn)行改變，此時會開辟一個新的地址，函數(shù)內(nèi)的變量指向這個新的地址，不會對不可變對象產(chǎn)生影響。defjoin_str(brand_str):brand_str="www."+brand_str+".com"returnbrand_strbrand="codingke"url=join_str(brand)print("品牌名稱為：",brand)print("網(wǎng)址為：",url)品牌名稱為：codingke網(wǎng)址為：不可變對象brand作為實參傳入函數(shù)后，值不變7.3可變對象作為參數(shù)可變對象作為參數(shù)，相當(dāng)于將可變對象直接傳入函數(shù)，函數(shù)中的任何變動都會直接影響可變對象。defchange_shelves(goods_list):goods_list.append("禮盒")returngoods_listalist=["牛奶","薯片","巧克力"]result=change_shelves(alist)print(alist)print(result)['牛奶','薯片','巧克力','禮盒']['牛奶','薯片','巧克力','禮盒']如果希望保留原貨架信息，讓它不變應(yīng)該怎么處理呢？7.4實戰(zhàn)10：哥德巴赫猜想7.4實戰(zhàn)10：哥德巴赫猜想哥德巴赫猜想是世界近代三大數(shù)學(xué)難題之一：“任一大于2的整數(shù)都可寫成3個質(zhì)數(shù)之和”，此猜想至今也沒有完全證明，但是卻可以用程序去驗證它。設(shè)計程序隨機驗證一個大于5的偶數(shù)是否能寫成兩個素數(shù)之和。需要解決三個問題：如何判斷一個數(shù)是否是偶數(shù)？如何判斷一個數(shù)是否是素數(shù)？如何將一個數(shù)分解成兩個素數(shù)之和？7.4實戰(zhàn)10：哥德巴赫猜想（1）判斷一個數(shù)是否是偶數(shù)defis_even(number):ifnumber%2==0:returnTrueelse:returnFalse如果一個數(shù)能整除2，那么這個數(shù)就是偶數(shù)7.4實戰(zhàn)10：哥德巴赫猜想（2）判斷一個數(shù)是否為素數(shù)importmathdefis_prime(number):ifnumber<2:returnFalsesqrt_number=int(math.sqrt(number))foriinrange(2,sqrt_number+1):ifnumber%i==0:returnFalsereturnTrue對于一個數(shù)number，如果number能被間的所有整數(shù)整除，則number不是素數(shù)；如果存在一個數(shù)number不能整除，則number是素數(shù)。7.4實戰(zhàn)10：哥德巴赫猜想（3）將一個數(shù)分解成兩個素數(shù)defcan_split(number):equo_list=[]foriinrange(1,number//2+1):j=number-iifis_prime(i)andis_prime(j):equo_list.append(f"{number}={i}+{j}")ifnotequo_list:equo_list.append(f"{number}無法分解成兩個素數(shù)")returnequo_list7.4實戰(zhàn)10：哥德巴赫猜想importmathdefis_even(number):"""判斷一個數(shù)是否是偶數(shù)"""ifnumber%2==0:returnTrueelse:returnFalsedefis_prime(number):"""判斷一個數(shù)是否是素數(shù)"""ifnumber<2:returnFalsesqrt_number=int(math.sqrt(number))foriinrange(2,sqrt_number+1):ifnumber%i==0:returnFalsereturnTruedefcan_split(number):"""判斷一個數(shù)能否分解成兩個素數(shù)的和，返回一個列表"""equo_list=[]foriinrange(1,number//2+1):j=number-iifis_prime(i)andis_prime(j):equo_list.append(f"{number}={i}+{j}")ifnotequo_list:equo_list.append(f"{number}無法分解成兩個素數(shù)")returnequo_listif__name__=="__main__":random_num=input("請輸入一個大于5的偶數(shù)")ifrandom_num.isdigit():random_num=int(random_num)ifrandom_num>5andis_even(random_num):result_list=can_split(random_num)forequoinresult_list:print(equo)else:print("輸入的數(shù)字不符合要求！")else:print("請輸入整數(shù)！")請輸入一個大于5的偶數(shù)124124=11+113124=17+107124=23+101124=41+83124=53+717.5變量的作用域局部變量全局變量nonlocal關(guān)鍵字7.5變量的作用域變量起作用的代碼范圍稱為變量的作用域，根據(jù)變量作用域的不同，變量可以分為:局部變量全局變量7.5變量的作用域7.5.1局部變量局部變量是指在函數(shù)內(nèi)部使用的變量，只在函數(shù)內(nèi)部起作用。當(dāng)函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，局部變量將不復(fù)存在。deffunc(a):returnaresult=func(2)print(a)Traceback(mostrecentcalllast):File"C:\1000phone\parter7\demo3.py",line4,in<module>print(a)NameError:name'a'isnotdefineda是存在于func()函數(shù)中的局部變量，僅在func()中起作用，此時在func()函數(shù)外用print()函數(shù)打印變量a，會發(fā)現(xiàn)變量a處的代碼高亮。異常信息提示變量a沒有被定義7.5變量的作用域7.5.1局部變量不同函數(shù)中的局部變量名稱可以相同，且互不影響defperson_name(name):print("寵物主人的名字是：",name)defpet_name(name):print("寵物的名字是：",name)person_name("小千")person_name("旺財")寵物主人的名字是：小千寵物主人的名字是：旺財7.5變量的作用域7.5.2全局變量全局變量是指在函數(shù)之外進(jìn)行定義的變量，能在整個程序中使用x=3deffunc():print(x)func()3在func()函數(shù)中能改變?nèi)肿兞縳的值嗎？7.5變量的作用域7.5.2全局變量x=3deffunc():x=x+2print(x)func()Traceback(mostrecentcalllast):File"C:\1000phone\parter7\demo3.py",line5,in<module>func()File"C:\1000phone\parter7\demo3.py",line3,infuncx=x+2UnboundLocalError:localvariable'x'referencedbeforeassignment在func()函數(shù)中，給x的值增加2在函數(shù)里實現(xiàn)全局變量x增加2，要如何操作呢？7.5變量的作用域7.5.2全局變量使用關(guān)鍵字global可以聲明變量是全局變量x=3deffunc():globalxx=x+2print(x)func()57.5變量的作用域7.5.2全局變量當(dāng)列表、字典等數(shù)據(jù)類型作為全局變量時，在函數(shù)內(nèi)部可以對全局變量進(jìn)行修改，不需要global關(guān)鍵字進(jìn)行聲明。stu_dict={"name":"小千","stu_id":202101,"grade":"大二",}#定義全局變量stu_dictdefchange_grade():stu_dict["grade"]="大三"#在函數(shù)中修改全局變量stu_dictchange_grade()#調(diào)用change_grade()函數(shù)print(stu_dict){'name':'小千','stu_id':202101,'grade':'大三'}7.5變量的作用域7.5.2全局變量stu_dict={"name":"小千","stu_id":202101,"grade":"大二",}#定義全局變量stu_dictdefchange_grade():stu_dict={}#在函數(shù)內(nèi)部創(chuàng)建局部變量stu_dictstu_dict["grade"]="大三"print("change_grade()函數(shù)內(nèi)的stu_dict：",stu_dict)change_grade()#調(diào)用change_grade()函數(shù)print("全局變量stu_dict：",stu_dict)change_grade()函數(shù)內(nèi)的stu_dict：{'grade':'大三'}全局變量stu_dict：{'name':'小千','stu_id':202101,'grade':'大二'}在函數(shù)外創(chuàng)建字典后，在函數(shù)內(nèi)對創(chuàng)建同名字典7.5變量的作用域7.5.2全局變量不可變的數(shù)據(jù)類型作為局部變量，僅能在函數(shù)內(nèi)部創(chuàng)建和使用，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，變量就會被釋放，如果全局變量中有與其同名的變量，不會受到影響。不可變的數(shù)據(jù)類型可以使用global關(guān)鍵字，轉(zhuǎn)換為全局變量，函數(shù)執(zhí)行結(jié)束后，此變量能夠保留且能改變同名全局變量的值。當(dāng)可變的數(shù)據(jù)類型作為全局變量時，如果在函數(shù)中沒有創(chuàng)建同名的局部變量，則函數(shù)內(nèi)部可以直接使用并修改全局變量的值。當(dāng)可變的數(shù)據(jù)類型作為全局變量時，如果在函數(shù)中已經(jīng)創(chuàng)建同名的局部變量，則函數(shù)內(nèi)部僅對局部變量進(jìn)行操作，函數(shù)結(jié)束后局部變量被釋放，不影響全局變量的值。7.5變量的作用域7.5.2全局變量如果需要查看局部變量與全局變量，可以使用globals()與locals()函數(shù)獲取。defjoin_str(brand_str):brand_str="www."+brand_str+".com"print("局部變量：",locals())returnbrand_strbrand="codingke"url=join_str(brand)print("全局變量：",globals())局部變量：{'brand_str':''}全局變量：{'__name__':'__main__','__doc__':None,'__package__':None,'__loader__':<_frozen_importlib_external.SourceFileLoaderobjectat0x000001DEBE186D00>,'__spec__':None,'__annotations__':{},'__builtins__':<module'builtins'(built-in)>,'__file__':'C:\\1000phone\\parter7\\check_varible.py','__cached__':None,'join_str':<functionjoin_strat0x000001DEBE1CF040>,'brand':'codingke','url':''}7.5變量的作用域7.5.3nonlocal關(guān)鍵字在Python中允許函數(shù)中嵌套函數(shù)，也就是說，可以在函數(shù)中定義函數(shù)deffunc02():print("func02()函數(shù)開始")deffunc01():print("func01()函數(shù)開始")print("func01()函數(shù)結(jié)束")func01()print("func02()函數(shù)結(jié)束")func02()func02()函數(shù)開始func01()函數(shù)開始func01()函數(shù)結(jié)束func02()函數(shù)結(jié)束如果在func02()函數(shù)中存在一個參數(shù)，那么func01()函數(shù)能對其進(jìn)行使用嗎？7.5變量的作用域7.5.3nonlocal關(guān)鍵字deffunc02():x=5deffunc01():print(x)func01()func02()5deffunc02():x=5deffunc01():nonlocalxx=x+1func01()print(x)func02()6如果增加一個賦值語句x=x+1，程序?qū)霈F(xiàn)異常使用nonlocal關(guān)鍵字7.6函數(shù)的遞歸調(diào)用遞歸的定義遞歸的使用方法7.6函數(shù)的遞歸調(diào)用7.6.1遞歸的定義n=n*(n-1)*(n-2)*...*2*1關(guān)于階乘，n的階乘也就是n!4！=4*3！3！=3*2！2！=2*1！1！=1*0！0！=14!的計算n!=n*(n-1)!n!可以逐步分解出比它小1的階乘，直到分解到0!。0!階乘值為1，是已知的值，被稱為遞歸的基例，將0!的值逐步回帶到分解的式子中，即可求出n!的值。7.6函數(shù)的遞歸調(diào)用7.6.1遞歸的定義defrecursion():returnrecursion()無窮遞歸當(dāng)對這個函數(shù)進(jìn)行調(diào)用時，程序會直接發(fā)生異常，異常信息是“RecursionError:maximumrecursiondepthexceeded”，超過了最大的遞歸深度。這是由于Python最多支持997次遞歸，但是recursion()函數(shù)是無法終止，無限遞歸的。7.6函數(shù)的遞歸調(diào)用7.6.1遞歸的定義有用的遞歸有以下兩個關(guān)鍵條件：遞歸實例可以進(jìn)行分解為小部分；遞歸以一個或者多個基例為結(jié)尾，此后不再繼續(xù)遞歸，保證遞歸可終止。7.6函數(shù)的遞歸調(diào)用7.6.2遞歸的使用方法階乘的計算defcal_factorial(n):ifn==0:return1returnn*cal_factorial(n-1)number=int(input("請輸入一個非負(fù)整數(shù)："))print(cal_factorial(number))請輸入一個整數(shù)：4247.6函數(shù)的遞歸調(diào)用7.6.2遞歸的使用方法階乘的計算7.6函數(shù)的遞歸調(diào)用7.6.2遞歸的使用方法計算一個數(shù)的n次方23=2*2222=2*212