Python语言程序设计基础
第5章 函数和代码复用
函数的基本使用
函数的定义
函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组，用函数名表示并通过函数名进行功能调用。
使用函数主要有两个目的：降低编程难度和代码重用。
Python使用def定义一个函数，语法形式：
def <函数名> (<参数列表>):
<函数体>
return <返回值列表>
函数调用和执行的一般形式
<函数名>(<参数列表>)
lambda函数
lambda用于定义一种特殊的函数——匿名函数，又称为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，语法格式如下
<函数名> = lambda <参数列表> : <表达式>
lambda 函数与正常函数一样，等价于如下形式：
def <函数名> (<参数列表>):
return <表达式>
f = lambda x,y : x+y
print(type(f))
print(f(10,20))
函数的参数传递
可选参数与可变数量参数
可以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代替。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。
def dup (str , times = 2):
print(str * times)
dup("konck~")
在函数定义时，也可以设计可变数量参数，通过在参数前增加星号(*)实现。带有星号的可变参数只能出现在参数列表的后面。调用时，这些参数被当做元组类型传递到参数中，实例如下：
def vfunc(a, *b ):
print(type(b))
for n in b:
print(n,end='')
a += n
return a
vfunc(1,2,3,4,5,6)
参数的位置和名称传递
函数调用时，实参默认采用按着位置的顺序的方式传递给函数
Python还提供了按着形参名称传入实参的方式，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。
函数的返回值
return语句用来退出函数并将函数返回到函数被调用的位置继续执行。函数可以没有return，此时函数不返回值。函数也可以用return返回多个值，多个值以元组类型保存。
def func(a,b):
return b,a
a = func("knock~",2)
print(a,type(a))
函数对变量的改变
全局变量是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。
局部变量是指在函数内部使用的变量，仅在函数内部使用变量，仅在函数内部有效，当函数退出时变量将不存在。
-
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。
-
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的同名变量，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。
模块3 ：datetime库的使用
datetime库概述
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，每天由3600*24秒精确定义。该库包括两个常量：datetime.MINYEAR和datetime.MXYEAR，分别表示datetime所能代表的最小，最大年份，值分别为1与9999。
datetime.datetime类表达形式最为丰富。引入datetime类的方式如下:
from datetime import datetime
datetime类的使用
datetime类的使用是首先创建一个datetime对象，然后通过对象的方法和属性显示时间。
创建datetime对象有三种方法：datetime.now(),dtetime.utcnow(),datetime.datetime()
-
datetime.now() ,返回一个datetime类型，表示当前日期和时间，精确到微秒
from datetime import datetime today = datetime.now() today -
datetime.utcnow()，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
today = datetime.utcnow() today -
datetime(year,month,day,hour=0,minute=0,second=0,microsecond=0)构造一个日期和时间对象
someday = datetime(2017,9,1,10,30,34,2) someday
datetime类对象的常见属性 9个
| 属性 | 描述 |
|---|---|
| datetime.min | |
| datetime.max | |
| datetime.year | |
| datetime.month | |
| datetime.day | |
| datetime.hour | |
| datetime.minute | |
| datetime.second | |
| datetime.microsecond |
date类常用的时间格式化方法 3 个
| 属性 | 描述 |
|---|---|
| datetime.isoformat() | ISO 8601 标准显示时间 |
| datetime.isoweekday() | 根据日期计算星期后返回1~7对应星期一到星期日 |
| datetime.strftime() | 根据格式化字符串format进行格式显示的方法 |
strtime()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
strftime()方法的格式控制符
| 格式化字符串 | 日期/时间 | 值范围和实例 |
|---|---|---|
| %Y | 年份 | |
| %m | 月份 | |
| %B | 月名 | |
| %b | 月名缩写 | |
| %d | 日期 | |
| %A | 星期 | |
| %a | 星期缩写 | |
| %H | 小时（12） | |
| %I | 小时（24） | |
| %p | 上/下午 | |
| %M | 分钟 | |
| %S | 秒 |
思考与练习
请利用datetime库将当前系统时间转换为字符串
from datetime import datetime
today = datetime.utcnow()
str=today.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(str)
请利用datetime库输出5种不同的日期格式
思考如何利用datatime库对一个程序的运行计时。
实例7： 七段数码管绘制
IPO描述
输入：当前日期的数字形式
处理：根据每个数字绘制七段数码管表示
输出：绘制当前日期的七段数码管表示
代码：
#七段数码管绘制
import turtle, datetime
#绘制数码管间隔
def drawGap():
turtle.penup()
turtle.fd(5)
#绘制单段数码管
def drawLine(draw):
drawGap()
turtle.pendown() if draw else turtle.penup()
turtle.fd(40)
drawGap()
turtle.right(90)
#根据数字绘制七段数码管
def drawDigit(d):
drawLine(True) if d in [2,3,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
drawLine(True) if d in [0,1,3,4,5,6,7,8,9] else drawLine(False)
drawLine(True) if d in [0,2,3,5,6,8,9] else drawLine(False)
drawLine(True) if d in [0,2,6,8] else drawLine(False)
turtle.left(90)
drawLine(True) if d in [0,4,5,6,8,9] else drawLine(False)
drawLine(True) if d in [0,2,3,5,6,7,8,9] else drawLine(False)
drawLine(True) if d in [0,1,2,3,4,7,8,9] else drawLine(False)
turtle.left(180)
turtle.penup()
turtle.fd(20)
def drawDate(date):
turtle.pencolor("red")
for i in date:
if i == '-':
turtle.write('年',font=("Arial",18,"normal"))
turtle.pencolor("green")
turtle.fd(40)
elif i == '=':
turtle.write('月',font=("Arial",18,"normal"))
turtle.pencolor("blue")
turtle.fd(40)
elif i == '+':
turtle.write('日',font=("Arial",18,"normal"))
else:
drawDigit(eval(i))
def main():
turtle.setup(800,350,200,200)
turtle.penup()
turtle.fd(-350)
turtle.pensize(5)
drawDate(datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m=%d+'))
turtle.hideturtle()
main()
代码复用和模块化设计
当代编程语言从代码层面采用函数和对象两种抽象方式，分别对应面向过程和面向对象编程思想
函数是程序的一种基本抽象方式。函数封装的直接好处是代码复用，当更新函数功能时，所有被调用的功能都被更新。
对象是程序的一种高级抽象方式，他将程序代码组织为更高的类。对象它包含表征对象特征的·属性和代表对象操作的方法。
模块化设计 是使用函数和对象设计程序的思考方法，以功能块为基本单位，一般有两个基本要求。
- 紧耦合：尽可能合理划分功能块，功能块内部耦合紧密
- 松耦合：模块间关系尽可能简单，功能块之间耦合度低
耦合是指程序结构中各模块之间相互关联的程度。
函数的递归
函数中定义调用的函数自身的方式称为递归。
经典递归例子——阶乘
代码：
def fact(n):
if n==0 :
return 1
else:
return n * fact(n-1)
num = eval(input("请输入一个整数"))
print(fact(abs(int(num))))
字符串反转
def reverse(s):
if s == "":
return s
else:
return reverse(s[1:])+ s[0]
str = input ("请输入一个字符串： ")
print(reverse(str))str = input ("请输入一个字符串： ")
print(str[::-1])
str = input ("请输入一个字符串： ")
print(str[::-1])
当Python递归调用到1000层，解析器将终止程序。用户可以通过以下代码设定
import sys
sys.setrecursionlimit(2000)
实例8 科赫曲线绘制
科赫曲线在众多经典数学数学曲线中非常著名，由瑞典数学家科赫于1904年提出，其形状类似于雪花，也被称雪花曲线。
科赫曲线的基本概念和绘制方法如下。
正整数n代表科赫曲线的阶数，表示生成科赫曲线过程的操作次数。
科赫曲线初始化阶数为0，表示一个长度为L的直线。对于直线L，将其等分为3段，中间一段用边长为L/3的等边三角形的两个边代替，得到一阶科赫曲线，它包含4条线段。
进一步对每条线段重复同样的操作后得到2阶科赫曲线，继续重复同样的操作n次就可以得到n阶科赫曲线。
科赫曲线属于分形几何分支，它的绘制过程体现了递归思想，其代码如下：
# 科赫曲线绘制
import turtle
def koch(size,n):
if n== 0 :
turtle.fd(size)
else:
for angle in [0,60,-120,60]:
turtle.left(angle)
koch(size/3,n-1)
def main():
turtle.setup(800,400)
turtle.speed(0) #控制速度
turtle.penup()
turtle.goto(-300,-50)
turtle.pendown()
turtle.pendown()
turtle.pensize(2)
koch(600,3) #0阶科赫曲线长度，阶数
turtle.hideturtle()
main()
图形
#漂亮图形
import turtle
def koch(size,n):
if n== 0 :
turtle.fd(size)
else:
for angle in [0,60,-120,60]:
turtle.left(angle)
koch(size/3,n-1)
def main():
turtle.setup(600,600)
turtle.speed(10)
turtle.penup()
turtle.goto(-200,100)
turtle.pendown()
turtle.pensize(2)
level=5
koch(400,level)
turtle.right(120)
koch(400,level)
turtle.right(200)
koch(400,level)
turtle.hideturtle()
main()
Python内置函数
| abs() | id() | round() | compile() | locals() |
|---|---|---|---|---|
| all() | input() | set() | dir() | map() |
| any() | int() | sorted() | exec() | memoryview() |
| asci() | len() | str() | enumerate() | next() |
| bin() | list() | tuple() | filter() | object() |
| bool() | max() | type() | format() | property() |
| chr() | min() | zip() | frozenset() | repr() |
| complex() | oct() | gentattr() | setattr() | |
| dict() | open() | globals() | slice() | |
| divmod() | ord() | bytes() | hashattr() | staticmethod() |
| eval() | pow() | delattr() | help() | sum() |
| float() | print() | bytearray() | isinstance() | super() |
| hash() | range() | callable() | issubclass() | vars() |
| hex() | reversed() | classmethod() | iter() | _ import() _ |
程序练习题
5.1 用函数简化代码，输出一个更大的田字格。
def drawsq(n):
line=3*n+1
for i in range(1,line+1):
if i%3 ==1:
print(n*"+----",end="")
print("+")
else:
print ("| "*n,end="")
print("|")
def main():
n=eval(input("请输入您要的阶数： "))
drawsq(n)
main()
5.2 实现isOdd()函数，参数为整数，如果整数为奇数，返回True,否则返回False
def isOdd(num):
try:
if type(num) == type(0.):
raise TypeError
if num%2 == 0:
return False
else:
return True
except TypeError:
print('这不是一个有效的整数！ ')
print(isOdd(4))
print(isOdd(3))
print(isOdd(-1))
print(isOdd('str'))
print(isOdd(3.))
5.3 实现isNum()函数，参数为一个字符串，如果这个字符串属于整数、浮点数或复数的表示，则返回True,否则返回False.
# python 中合法的数字有十进制整数，浮点数，十六进制整数，复数
# --------------------------3 也是合法数字
def isNum(num):
np = '+-'
numbers = '.0123456789'
numbersE = '.0123456789+-jJEe'
x16 = '0123456789abcdefABCDEF'
if num[0] in np:
try:
return isNum(num[1:])
except:
return False
elif num[0] in numbers:
if num[:2] == '0x': # 16 进制分支
for i in num[2:]:
if i not in x16:
return False
return True
else:
ele = 0
point = 0
last = ''
numaftere = 0
q = 0
for i in num:
q = q+1
if i not in numbersE:
return False
else:
if point == 0 and i == '.':
point = 1
continue
if point == 1 and (numaftere == 1 or ele == 0)and i in '+-': # 一个数字结束，进入了第二个数字(一般是复数)
point = 0
continue
if ele == 0 and i in 'Ee': # 出现了第一个 E， 一个浮点数中只能出现一个 E
ele = 1
continue
if ele == 1 and i in '0123456789':
numaftere = 1
continue
if ele == 1 and numaftere == 1 and i in '+-':
# 针对复数的特例
ele = 0
numaftere = 0
continue
if last =='.' and i in '+-':
return False
elif (point == 1 or last in 'EeJj') and i =='.':
return False
elif i in 'Jj' and last in '+-':
return False
elif ele == 1 and i in 'Ee.':
return False
last = i
if last == '.' and i in '+-':
return False
elif (point == 1 or last in 'EeJj') and i == '.':
return False
elif i in 'Jj' and last in '+-.':
return False
elif ele == 1 and i in 'Ee.':
return False
else:
return True
else:
return False
# 测试集
print(isNum('Hello'))
print(isNum('+++++++++++++++++++++++++++++++++++++'))
print(isNum('+-+-+-+-+-+-3'))
print(isNum('100'))
print(isNum('10e10'))
print(isNum('10e+10'))
print(isNum('10e10.'))
print(isNum('10e10e'))
print(isNum('10e10+4E10'))
print(isNum('10e'))
print(isNum('10e+1j'))
print(isNum('10e10+1.j'))
print(isNum('1.0e+10-j'))
print(isNum('1.0e+1j-3.e'))
print(isNum('1.0e10+1j-3.e10'))
print(isNum('1.3333'))
print(isNum('.3333'))
print(isNum('.333.3'))
print(isNum('.3333e5'))
print(isNum('12345678'))
print(isNum('0abddf'))
print(isNum('0xabddf'))
5.4 实现multi()函数，参数个数不限，返回所有参数的乘积
def multi(*args):
sum = 1;
count = 1;
for i in args:
if type(i) is type(1) or type(i) is type(1.):
sum *= i
else:
print(f'第{count}项不是一个有效的整数！ ')
return;
count += 1
return sum;
print(multi(2,3,1.0,5,4.99))
print(multi(2,1,'str'))
print(multi())
5.5 实现isPrime()函数，参数为整数，要有异常处理。如果整数是质数，返回True,否则返回False
import math
def isPrime(num):
try:
if type(num) == type(0.):
raise TypeError
r = int(math.floor(math.sqrt(num)))
except TypeError:
print('不是一个有效的整数')
return None
if num == 1:
return False
for i in range(2, r+1):
if num % i == 0:
return False
return True
print(isPrime(2))
print(isPrime(44))
print(isPrime('str'))
print(isPrime(1))
print(isPrime(3.3))
print(isPrime(0x18))
5.6 使用datetime库，对自己生日输出不少于10种日期格式
from datetime import datetime
birthday = datetime(1995,1,1,23,00)
print(birthday)
print('%s 年%s 月%s 日'%(birthday.year,birthday.month,birthday.day))
print('{0:%Y}-{0:%m}-{0:%d} {0:%a}'.format(birthday))
print('{0:%b}.{0:%d} {0:%Y}'.format(birthday))
print('{0:%d}{1:} {0:%b} {0:%Y}'.format(birthday,
['st','nd','rd','th'][birthday.day%10-1 if birthday.day%10<=3 else 3]))
5.7 汉诺塔问题
Python123练习题
#6914 七段数码管的绘制
这是"实例"题，与课上讲解实例相同，请作答检验学习效果。
#6923 科赫雪花小包裹
这是"实例"题，与课上讲解实例相同，请作答检验学习效果。
#15213 任意累积
请根据编程模板补充代码，计算任意个输入数字的乘积。
注意，仅需要在标注...的地方补充一行或多行代码。
# 请在...补充一行或多行代码 def cmul(...): ... print(eval("cmul({})".format(input())))解答：
def cmul(a, *b): m = a for i in b: m *= i return m print(eval(f'cmul({input()})'))
Python测试题
#15310 随机密码生成
#15310 随机密码生成
描述
补充编程模板中代码，完成如下功能：
以整数17为随机数种子，获取用户输入整数N为长度，产生3个长度为N位的密码，密码的每位是一个数字。每个密码单独一行输出。
产生密码采用random.randint()函数。
输入输出示例
输入 输出 示例 1 3634 524 926 #请在...补充代码 import random def genpwd(length): a = 10**(length-1) b = 10**length - 1 return f'{random.randint(a,b)}' length = eval(input()) random.seed(17) for i in range(3): print(genpwd(length))解答
import random def genpwd(length): a = 10**(length-1) b = 10**length - 1 return "{}".format(random.randint(a, b)) length = eval(input()) random.seed(17) for i in range(3): print(genpwd(length))
#15293 连续质数计算
连续质数计算
描述
补充编程模板中代码，完成如下功能：
获得用户输入数字N，计算并输出从N开始的5个质数，单行输出，质数间用逗号,分割。
注意：需要考虑用户输入的数字N可能是浮点数，应对输入取整数；最后一个输出后不用逗号。
输入输出示例
输入 输出 示例 1 1213,17,19,23,29# 请在...补充一行或多行代码 def prime(m): for i in range(2,m): if m % i == 0: return False return True n = eval(input()) n_ = int(n) n_ = n_+1 if n_ < n else n_ count = 5 while count > 0: if prime(n_): if count > 1: print(n_, end=",") else: print(n_, end="") count -= 1 n_ += 1解答
def prime(m): for i in range(2,m): if m % i == 0: return False return True n = eval(input()) n_ = int(n) n_ = n_+1 if n_ < n else n_ count = 5 while count > 0: if prime(n_): if count > 1: print(n_, end=",") else: print(n_, end="") count -= 1 n_ += 1这个代码注意：
(1) 需要对输入小数情况进行判断，获取超过该输入的最小整数（这里没用floor()函数）；
(2) 对输出格式进行判断，最后一个输出后不增加逗号（这里没用.join()方法）。