第六章 函数

6.1 函数的基本使用

6.2 函数的参数和返回值

6.3 变量作用域

6.4 lambda函数

6.5 time库

知识导入

【微实例】 为朋友唱生日歌，歌词为：
Happy birthday to you!
Happy birthday to you!
Happy birthday ,dear <名字>
Happy birthday to you!
编写程序为Mike和Lily输出生日歌。

#简单实现
print("Happy birthday to you!")
print("Happy birthday to you!")
print("Happy birthday,dear Mile !")
print("Happy birthday to you!")
如何将其功能封装起来，为不同的人输出生日歌呢？

• 人们在求解某个复杂问题时，通常采用逐步分解、分而治之的方法，也就是将一个大问题分解成若干个比较容易求解的小问题，然后分别求解。
• 程序员在设计一个复杂的应用程序时，当编写的代码越来越多，越来越复杂，为了使程序更简洁、可读性更好、易于维护，可把整个程序划分成若干个功能较单一的程序模块，再把所有的程序模块像搭积木一样组装起来。
• Python语言通过函数来实现程序的模块化，模块可以看作是一组函数的集合，一个模块可以包含若干个函数。

6.1 函数的基本使用

函数

• 函数是一段具有特定功能的、可重用的语句组
• 函数也可以看作是一段具有名字的子程序，可以在需要的地方调用执行
• 函数能够完成特定的功能，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
• Python中函数包括内置函数(eval(),print()…)，标准库中的函数(turtle.circle(),random.randint()…)，用户自定义函数
• 通过使用函数主要完成两个目的：增加代码可读性与增加代码复用性

使用函数的优点

• 一次编写，多次引用
• 增加程序的可读性
• 降低了代码的维护难度

1 函数的定义

def <函数名>(<形式参数列表>): 
  <函数体> 
return <返回值>

函数的定义

• 函数定义以 def 关键字开头，后接函数名和圆括号()
• 函数名可以是任何有效的Python标识符
• 函数的参数列表用逗号隔开，参数列表里的参数是“形式参数”，简称“形参”
• 函数体是函数每次调用时执行的代码，由一行或多行语句组成
• return语句表示函数调用到此结束，并且将返回值传递给调用语句。如果没有return语句，仅表示执行了一段代码，在函数体结束位置将返回函数的调用处，不返回任何值

2 函数的调用

<函数名>(<实际参数列表>)

• 函数的定义 也叫函数"声明"，定义后的函数不能直接运行，需要经过"调用"才能得到运行。也就是函数要先定义再调用
• “实际参数列表”简称“实参”用于指定相应的参数值。如果需要传递多个参数值，则各参数值使用逗号","分隔。如果该函数没有参数，则直接调用即可。
• 每次使用函数可以提供不同参数作为输入，以实现对不同数据的处理；函数执行后，可以反馈相应的处理结果

函数的使用总结

def 榨果汁(水果)：
   榨汁机工作
return 果汁
s=榨果汁(橙子)
print(s)

def 榨果汁(*水果)：
   榨汁机工作
return 果汁
s=榨果汁(橙子,苹果,葡萄)
print(s)

1. 函数定义
使用def关键字定义为函数，同时需要确定函数名称、参数的个数、参数名称、并使用参数名称作为形式参数（占位符）编写函数内部代码。
2. 函数调用
通过函数名调用函数，并对函数的各个参数赋予实际值（实参），实际值可以是实际数据，也可以是在调用函数前已经定义过的变量或表达式。
3.函数执行
函数被调用后，使用实际参数（赋予形式参数的实际值）参与函数内部代码的运行，如果在函数运行过程中有输出语句则进行输出。
4.函数返回
函数执行结束后，根据return关键字的指示决定是否返回结果，如果返回结果，则结果将被放置到函数被调用的位置，函数使用完毕，程序继续运行。

def add(a,b): 
  return a+b
c=add(3,5)
print(c)
x,y=4,6
m=add(x,y)
print(m)

6.2 函数的参数和返回值

1 函数的参数

实际参数：

• 当函数被调用时参数表中提供的参数称为实际参数，简称实参。
• Python 中的变量保存的是对象的引用，调用函数的过程就是将实参传递给形参的过程。
• 函数调用时，实参可分为位置参数和赋值参数两种情况。

#位置参数
def rectangle(x,y): 
   s=x*y
   return s

#赋值参数
print("area1=",rectangle(3,5))
print("area2=",rectangle(x=3,y=5))
print("area3=",rectangle(y=5,x=3))

程序的运行结果
area1= 15
area2= 15
area3= 15

形式参数：

• 函数的参数在定义时可以指定默认值，带有默认值的参数是可选参数，不带默认值的参数为必选参数，必选参数在前，可选参数在后
• 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

def rectangle(x,y=6):
   s=x*y
   return s
print("area1=",rectangle(3))
print("area2=",rectangle(x=3)
print("area3=",rectangle(3,5))
print("area3=",rectangle(y=5,x=3))

程序的运行结果
area1= 18
area2= 18
area3= 15
area3= 15

可变参数

• <形式参数列表>为定义的传统形式参数，代表一组参数
• *args 为可变参数。
• 函数被调用时传入的参数个数会优先匹配 <形式参数列表>中参数的个数
• *args 以元组的形式保存多余的参数
• 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

def <函数名>(<形式参数列表>,*args): 
  <函数体>
  return <返回值列表>

def concat(*args,sep="/"):
  return sep.join(args)
print(concat("www","lnu","edu","cn"))
print(concat("www","lnu","edu","cn",sep="."))

运行结果
www/lnu/edu/cn
www.lnu.edu.cn

def getSum(x1,x2,*x3):
  total=x1+x2
  for i in x3:
    total+=i
  return total
print(getSum(1,2))
print(getSum(1,2,3,4,5))

运行结果
3
15

2 函数的返回值

函数的返回值

• 无返回值、单一返回值和多返回值。
• 返回值可以是任何数据类型。
• return <表达式>语句用于退出函数，将表达式值作为返回值传递给调用方。不带参数值的 return 语句返回 None, None表示没有实际意义的数据。

#单一返回值
def rectangle(x,y):
   s=x*y
   return s
print("area1=",rectangle(3,5))
area2=rectangle(8,9)
print("V=",area2*10)

#多返回值
def rectangle(x,y):
  s=x*y
  c=(x+y)*2
  return s,c
#当return语句返回多个值时，这些值形成了一个元组数据类型，如(s,c)
print("area1=",rectangle(3,5)[0])
print("c=",rectangle(3,5)[1])

#无返回值
def rectangle(x,y):
  s=x*y
  c=(x+y)*2
  print("area1=",s)
  print("c=",c)
rectangle(3,5)

6.3 变量的作用域

变量的作用域

• 变量的作用域即变量起作用的范围，是 Python 程序设计中一个非常重要的问题。
• 变量可以分为局部变量和全局变量
• 局部变量指在函数内部定义的变量，仅在函数内部有效，当函数退出时变量将不再存在
• 全局变量指在函数之外定义的变量，在程序执行全过程有效
• 全局变量在函数内部使用时，需 提前使用保留字global声明

def rectangle(x,y):
   s=x*y
   c=(x+y)*2
   return s,c
#s和c 是局部变量
print("area1=",rectangle(3,5)[0])
print("c=",rectangle(3,5)[1])
print("s=",s)  #会报错，因s是函数的局部变量

h=10
def rectangle(x,y):
  global h
#h 是全局变量
  v=x*y*h
  return v
print("v=",rectangle(3,5))
print("h=",h)

6.4 lambda函数

lambda函数(匿名函数)

• 格式： lambda <参数列表>:<lambda体>
• lambda是关键字声明，<参数列表>与函数的参数列表是一样的，但不需要小括号括起来，冒号后面是<lambda体>，lambda表达式的主要代码编写于lambda体内，类似于函数体。lambda体的函数只能用于定义简单的，能够在一行内表示的函数。

f=lambda x,y:x+y
print(f(10,20))

运行结果
30

综合实例

【例6-1】 编写程序，为Mike和Tom输出生日歌

#E6-1.py
def happyA ():
  print("Happy Birthday to you!")
def happyB(name):
  happyA()
  happyA()
  print("Happy birthda,dear{}!".format(name))
  happyA()
happyB("Mike")
print()
happyB("Tom")

6.5 time库

time库

• time库是Python提供的处理时间标准库
• time库提供系统级精确计时器的计时功能，可以用来分析程序性能，也可让程序暂停运行时间
• 使用time库需要用import保留字，最基本的使用方式如下：

>>> import time
>>> time.localtime(   )#当地时间，已自动转化为北京时间
time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=4, tm_mday=17, tm_hour=17, 
tm_min=59, tm_sec=13, tm_wday=4, tm_yday=108, tm_isdst=0)
>>> t=time.localtime()
>>> t.tm_mon
4
>>> t.tm_mday
17

综合实例

【例6-2】 编写程序，为Mike输出生日歌

#E6-2.py
import time
def happyA ():
  print("Happy Birthday to you!")
def happyB(name):
  happyA()
  happyA()
  print("Happy birthda,dear{}!".format(name))
  happyA()
t=time.localtime()
if t.tm_mon==4 and t.tm_mday==22:
  happyB("Mike")

time库——时间处理功能

• time库的功能主要包括：时间处理、时间格式化和计时
• 时间处理：time.time()、time.localtime()、time.gmtime()、time.ctime()
• 使用time.time()获取当前时间戳
• 所谓时间戳，即从格林威治时间1970年01月01日00分00秒（北京时间1970年01月01日08时00分00秒）起至现在的总秒数

>>>time.time()
1587117085.4883282

• 使用time. gmtime()获取当前时间戳对应的struct_ time对象
• 元组struct_time是一类对象，在Python中定义了一个元组struct_time将所有这些变量组合在一起，包括：4位数年、月、日、小时、分钟、秒等

序号	属性	值
0	tm_year	4位年份
1	tm_mon	月
2	tm_mday	日
3	tm_hour	小时
4	tm_min	分钟
5	tm_sec	秒
6	tm_wday	一周第几日
7	tm_yday	一年第几日
8	tm_isdst	是否是夏令时

>>>time.gmtime()
time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=4, tm_mday=17, 
tm_hour=9, tm_min=59, tm_sec=19, tm_wday=4, 
tm_yday=108, tm_isdst=0)
>>> time.gmtime(1516939876.623)
time.struct_time(tm_year=2018, tm_mon=1, tm_mday=26, 
tm_hour=4, tm_min=11, tm_sec=16, tm_wday=4, 
tm_yday=26, tm_isdst=0)

• 使用time. localtime()获取当前时间戳对应的 本地时间的struct_ time对象

>>> import time
>>> time.localtime()
time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=4, tm_mday=22, tm_hour=11, tm_min=29, 
tm_sec=24, tm_wday=2, tm_yday=113, tm_isdst=0)
>>> time.gmtime()
time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=4, tm_mday=22, tm_hour=3, tm_min=29, 
tm_sec=28, tm_wday=2, tm_yday=113, tm_isdst=0)

• 使用time.ctime()获取当前时间戳对应的本地时间(北京时间)，并转换为易读字符串

>>>time.ctime( now)  #now可省略
'Fri Apr 17 18:02:12 2020'
>>> time.ctime(1500001234.32)
'Fri Jul 14 11:00:34 2017'

time库——时间 格式化功能

• 使用time.mktime()、time.strftime()、time.strptime()进行时间格式化
• 使用time.mktime(t)将struct_time对象t转换为时间戳，注意t代表当地时间

>>>t=time.localtime()
>>>time.mktime(t)
1566987981.0
>>>time.ctime(time.mktime(t))
'Wed Aug 28 18:26:21 2019'

• 使用time.strftime() 是时间格式化最有效的方法，可以通过多种通用格式输出时间。该方法利用一个格式字符串，对时间格式进行表示

>>>t=time.localtime()
>>> time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S",t)   #注意大小写
'2020-04-22 10:57:24'
>>> time.strftime("%H:%M:%S %Y-%m-%d",t)
'10:59:05 2020-04-22'
>>> time.strftime("%m-%d-%Y %H:%M:%S ",t)
'04-22-2020 10:59:31 '
>>> time.strftime("%b %d %Y %H:%M:%S ",t)
'Apr 22 2020 11:43:31 '

• strptime()方法与strftime()方法正好相反，用于提取字符串中的时间来生成strut_time对象，可以很灵活地作为time模块的输入接口

>>>t='2020-04-17 18:10:01'
>>>time.strptime(t,"%Y - %m - %d %H:%M:%S")
time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=4, tm_mday=17, tm_hour=18, 
tm_min=10, tm_sec=1, tm_wday=4, tm_yday=108, tm_isdst=-1)

综合实例

time库——计时
【例6-3】 编写程序，实现进度条功能

#E6-3.py
import time
def ptime():
  t=time.localtime()
  return time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S",t)
print("程序开始时间:",ptime())
for i in range(10):
  print("■"*i, sep="", end="")
  time.sleep(0.2)
print("\n下载完成")
print("程序结束时间:",ptime())

【试一试】 读程序，分析程序的运行功能

#E6-4.py
import time
lst = ["\\", "|", "/", "—"]
for i in range(20):
  j = i % 4
  print(lst[j], end="")
  time.sleep(0.2)

课后作业

1.雨课堂平台发布的《第六章综合小练》
2.中国大学Mooc平台上的单元测试