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Python其实很简单 第十二章 函数与变量的作用域
在前面已经多次提到函数这个概念,之所以没有解释什么是函数,是因为程序中的函数和数学中的函数差不多,如input()、range()等都是函数,这些都是Python的标准函数,直接使用就可以了。根据需要,用户也可以自定义函数。
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12.1 函数
函数的结构:
def 函数名(参数):
函数体
return 返回值
例如:数学中的函数f(x)=2x+5在Python中可以定义如下:
def f(x):
y=2*x+5
return(y)
如果x取值为3,可以使用如下语句调用函数:
f(3)
下面给出完整的程序代码:
def f(x):
y=2*x+5
return(y)
res=f(3)
print(res)
运行结果:11
如上例中的x是函数f(x)的参数,有时也被称为形式参数(简称形参),在函数被调用时,x被具体的值3替换y就是函数的返回值,这个值3也被称为实际参数(简称实参)。
上例中的y是函数f(x)的返回值。并不是所有的函数都有参数和返回值。如下面的函数:
def func():
print('此为无参数传递、无返回值的函数')
func()
输出结果:此为无参数传递、无返回值的函数
可以看出,该函数func()无参数,故调用时不用赋给参数值。
函数也可以有多个参数,如f(x,y)=x²+y²,可用Python语言定义如下:
def f(x,y):
z=x**2+y**2
return z
print(f(2,3)) #调用函数f(x,y)
输出结果:13
也可以通过直接给参数列表中的参数赋值的方法,为参数添加默认值,如果用户赋予参数值,则按照用户赋值执行,否则使用默认值。例如:
def f(x,y=3):
z=x**2+y**2
return z
若调用时参数列表为(2,1),即x赋值为2,y赋值为1:
print(f(2,1))
输出结果为:5
若调用时参数列表为(2),即x赋值为2,y赋值省缺,则y使用默认值:
print(f(2))
输出结果为:13
回调函数,又称函数回调,是将函数作为另一函数的参数。
例如:
def func(fun,m,n):
fun(m,n)
def f_add(m,n):
print('m+n=',m+n)
def f_mult(m,n):
print('m*n=',m*n)
func(f_add,2,3)
func(f_mult,2,3)
输出结果:
m+n= 5
m*n= 6
在f_add(m,n)和f_mult(m,n)被定义前,func(fun,m,n)中的fun(m,n)就已经调用了这两个函数,即“先调用后定义”,这也是回调函数的特点。
如果无法预知参数的个数,可以在参数前面加上*号,这种参数实际上对应元组类型。譬如,参会的人数事先不能确定,只能根据与会人员名单输入:
def func(*names):
print('今天与会人员有:')
for name in names:
print(name)
func('张小兵','陈晓梅','李大海','王长江')
运行后,输出结果为:
今天与会人员有:
张小兵
陈晓梅
李大海
王长江
参数为字典类型,需要在参数前面加上**号。
def func(**kwargs):
for i in kwargs:
print(i,kwargs[i])
func(a='a1',b='b1',c='c1')
输出结果为:
a a1
b b1
c c1
一个有趣的实例:
def func(x,y,z,*args,**kwargs):
print(x,y,z)
print(args)
print(kwargs)
func('a','b','c','Python','is easy',py='python',j='java',ph='php')
输出结果:
a b c # 前三个实参赋给前三个形参
('Python', 'is easy') # *args接收元组数据
{'py': 'python', 'j': 'java', 'ph': 'php'} # **kwargs接收字典数据
12.2 变量的作用域
变量的作用域即变量的有效范围,可分为全局变量和局部变量。
局部变量
在函数中定义的变量就是局部变量,局部变量的作用域仅限于函数内部使用。
全局变量
在主程序中定义的变量就是全局变量,但在函数中用关键字global修饰的变量也可以当做全局变量来使用。
全局变量的作用域是整个程序,也就是说,全局变量可以在整个程序中可以访问。
下面通过实例去讨论:
程序1:
a=1 # a为全局变量
def a_add():
print('a的初值:',a) # 在函数中读取a的值
a_add() # 调用函数a_add()
a+=1 # 主程序语句,a增加1
print('a现在的值是:',a) # 主程序语句,读取a的值
运行结果:
a的初值: 1
a现在的值是: 2
这个结果和我们想象的一样,全局变量a既可以在主程序中读取,也可以在子程序(函数)中读取。
程序2:
a=1
def a_add():
a+=1
print('a的初值:',a)
a_add()
print('a现在的值是:',a)
运行程序1时出现如下错误提示:
UnboundLocalError: local variable 'a' referenced before assignment
意思是:局部变量'a'在赋值之前被引用。
从语法上来讲,该程序没有错误。首先定义了一个全局变量a并赋值为1,又定义了一个函数a_add(),函数内的语句a+=1就是出错的根源,虽然我们的初衷是想让全局变量a的值增加1,但从错误提示看,这个语句中的a并不是全局变量,而是局部变量。看来,在函数中读取全局变量的值是没有问题的(在程序1中已经得到了验证),但要在函数中改变全局变量的值是不行的(在程序2的错误提示a+=1中的a 是局部变量,而非全局变量)。
怎样解决这个问题?
程序3:
a=1
def a_add(x):
x+=1
return x
print('a的初值:',a)
a=a_add(a)
print('a现在的值是:',a)
运行结果:
a的初值: 1
a现在的值是: 2
结果的确是正确的,但在函数a_add(x)中没有调用变量a(没有出现变量a)。
程序4:
a=1
def a_add(a):
a+=1
return a
print('a的初值:',a)
a=a_add(a)
print('a现在的值是:',a)
运行结果:
a的初值: 1
a现在的值是: 2
对比程序4和程序3不难发现,其实程序4只是简单的把函数的参数x变成了a,这个a的实质和程序3中的x还是一样的。这进一步证实,函数中的a是局部变量,与主程序的全局变量a有着本质的区别。
程序5:
a=1
def a_add():
global a
a+=1
print('a的初值:',a)
a_add()
print('a现在的值是:',a)
运行结果:
a的初值: 1
a现在的值是: 2
程序5和程序2相比较,仅仅是在函数中添加了一个定义“global a”,此时的局部变量a就可以当做全局变量使用,由于它和全局变量a同名,自然也就不用区分a究竟是全局变量还是局部变量了,在主程序和该函数内都可以访问、修改变量a的值了。
虽然使用global可使变量使用起来非常方便,但也容易引起混淆,故在使用过程中还是谨慎为好。
12.3 函数的递归与嵌套
递归,就是函数调用它自身。递归必须设置停止条件,否则函数将无法终止,形成死循环。
以计算阶乘为例:
def func(n):
if n==1:
return 1
else:
return n*func(n-1) #func( )调用func( )
print(func(5))
运行结果为:120
嵌套,指在函数中调用另外的函数。这是程序中常见的一种结构,在此不再赘述。
匿名函数
Python中可以在参数前加上关键字lambda定义一个匿名函数,这样的函数一般都属于“一次性”的。
例如:
程序1:这是一个常规的函数定义和调用。
def f_add(x,y):
return x+y
print(f_add(2,3))
输出结果:5
程序2:使用lambda定义匿名函数。
f_add=lambda x,y:x+y
print(f_add(2,3))
输出结果:5
从上面的代码可以看出,使用lambda仅仅减少了一行代码。f_add=lambda x,y:x+y中的f_add不是变量名,而是函数名。程序1和程序2的print( )语句中的参数都是一样的——调用函数f_add( )。所以,匿名函数并没有太多的优点。
2 如何用Python进行数据计算
numpy计算平均数 标准差 相关系数等基本知识
NumPy 是python 语言的一个第三方库,其支持大量高维度数组与矩阵运算。此外,NumPy 也针对数组运算提供大量的数学函数。
#导入Numpy库,并命名为np
import numpy as np
#创建一维数组
a = np.array([1, 2, 3])
# NumPy可以很方便地创建连续数组,比如我使用arange或linspace函数进行创建:
b = np.arange(1,5,1) // 返回一个有终点和起点、固定步长的排列,如起点是1,终点是4,步长为1,即【1,2,3,4】,
c = np.linspace(1,9,5) 返回一个有终点和起点、元素个数的的排列,如起点是1,终点是9,元素个数为5,即【1,3,5,7,9】
#通过NumPy可以自由地创建等差数组,同时也可以进行加、减、乘、除、求n次方和取余数。
求和:np.sum(a)
求取平均值:np.mean(a)
求取中位数:np.median(a)
求取加权平均数:np.average(a)
求取方差:var() np.var(a)
求取最小值:np.amin(a)
求取最大值:np.amax(a)
将两个数相加:np.add(x1, x2)
将两个数相减:np.subtract(x1, x2)
将两个数相乘:np.multiply(x1, x2)
将两个数相除:np.divide(x1, x2)
立方:np.power(x1, x2)
除余:np.remainder(x1, x2)
相关系数计算:np.corrcoef(a1, a2) (a1、a2都是矩阵)
python中函数的作用
Python 函数定义以及参数传递
1.函数定义
#形如def func(args...):
doSomething123
以关键字def 开头,后面是函数名和参数下面是函数处理过程。
举例:
def add( a, b ):
return a+b12
参数可以设定默认值,如:
def add( a, b=10 ): #注意:默认值参数只会运算一次
return a+b12
默认值参数只会运算一次是什么意思?
def func( a, b=[] ): #b的默认值指向一个空的列表,每次不带默认值都会指向这块内存
b.append(a) return b
print(func(1))#向默认的空列表里加入元素1 ,默认列表里已经是[1]print(func(2))#向默认的列表里加入元素2,默认列表里已经是[1,2]print(func(3,[]))#向b指向的空列表里加入元素1 ,默认列表里还是[1,2]print(func(4))#向默认的列表里加入元素4,默认列表里已经是[1,2,4]'''
结果:
[1]
[1, 2]
[3]
[1, 2, 4]
'''12345678910111213141516
这下明白为什么默认参数只计算一次了吧,函数参数不传递时默认值总是指向固定的内存空间,就是第一次计算的空间。
2.参数传递
def func(a, b):
print('a=%d, b=%d' % (a,b) )12
在使用函数时可以如下方式,结果都是相同的
func(10,20) #不使用参数名,需要按参数顺序传递func(a=10,b=20) #使用参数名可以不按顺序传递func(b=20,a=10)#结果:a=10, b=20a=10, b=20a=10, b=201234567
如果函数定义形式如下方式:
def func(*args): #这种定义会把传递的参数包成元组
print(args,type(args))
func(10,20)#结果:#(10, 20) class 'tuple'1234567
举一个和上述过程相反的例子:
def func(a,b):
print('a=%d, b=%d' % (a,b) )
a = (10, 20)
func(*a) #在调用函数使用`*`则会把元组解包成单个变量按顺序传入函数#结果:a=10, b=20123456
总结:*号在定义函数参数时,传入函数的参数会转换成元组,如果 *号在调用时则会把元组解包成单个元素。
另一种定义:
def func(**kw):#使用**定义参数会把传入参数包装成字典dict
print(kw, type(kw) )
func(a=10,b=20)#这种函数在使用时必须指定参数值,使用key=value这种形式#结果:{'b': 20, 'a': 10} class 'dict'12345
相反的例子:
def func(a,b):
print('a=%d, b=%d' % (a,b) )
d = {'a':10, 'b':20 }
func(**d) #在调用时使用**会把字典解包成变量传入函数。12345
def func(*args, **kw):#这种形式的定义代表可以接受任意类型的参数
print(args,kw )12
总结:**号在定义函数参数时,传入函数的参数会转换成字典,如果 **号在调用时则会把字典解包成单个元素。
lambda表达式
lambda表达式就是一种简单的函数
形如 f = lambda 参数1,参数2: 返回的计算值
例如:
add = lambda x,y: x+y
print(add(1,2))'''
结果:3
'''12345
python怎么做数学函数题
【相关学习推荐:python教程】
python做数学函数题的方法:
1、打开CMD命令行以后我们先来看一个求平方的函数,如下图所示,用pow即可计算某个数的几次方
2、接下来我们可以运用abs函数来求某一个数的绝对值,如下图所示
3、在遇到小数的时候,我们经常需要舍弃小数的部分直接用整数,那么就可以用floor函数了,但是直接用的话是报错的,如下图所示
4、这个时候我们需要导入math模块,因为floor函数在math模块中,如下图所示
5、接下来我们还会用到math函数中的开平方根的函数sqrt,如下图所示
6、最后我们在应用数学函数的时候可以直接将起赋值给某个变量,然后直接调用该变量即可,如下图所示
Python--math库
Python math 库提供许多对浮点数的数学运算函数,math模块不支持复数运算,若需计算复数,可使用cmath模块(本文不赘述)。
使用dir函数,查看math库中包含的所有内容:
1) math.pi # 圆周率π
2) math.e #自然对数底数
3) math.inf #正无穷大∞,-math.inf #负无穷大-∞
4) math.nan #非浮点数标记,NaN(not a number)
1) math.fabs(x) #表示X值的绝对值
2) math.fmod(x,y) #表示x/y的余数,结果为浮点数
3) math.fsum([x,y,z]) #对括号内每个元素求和,其值为浮点数
4) math.ceil(x) #向上取整,返回不小于x的最小整数
5)math.floor(x) #向下取整,返回不大于x的最大整数
6) math.factorial(x) #表示X的阶乘,其中X值必须为整型,否则报错
7) math.gcd(a,b) #表示a,b的最大公约数
8) math.frexp(x) #x = i *2^j,返回(i,j)
9) math.ldexp(x,i) #返回x*2^i的运算值,为math.frexp(x)函数的反运算
10) math.modf(x) #表示x的小数和整数部分
11) math.trunc(x) #表示x值的整数部分
12) math.copysign(x,y) #表示用数值y的正负号,替换x值的正负号
13) math.isclose(a,b,rel_tol =x,abs_tol = y) #表示a,b的相似性,真值返回True,否则False;rel_tol是相对公差:表示a,b之间允许的最大差值,abs_tol是最小绝对公差,对比较接近于0有用,abs_tol必须至少为0。
14) math.isfinite(x) #表示当x不为无穷大时,返回True,否则返回False
15) math.isinf(x) #当x为±∞时,返回True,否则返回False
16) math.isnan(x) #当x是NaN,返回True,否则返回False
1) math.pow(x,y) #表示x的y次幂
2) math.exp(x) #表示e的x次幂
3) math.expm1(x) #表示e的x次幂减1
4) math.sqrt(x) #表示x的平方根
5) math.log(x,base) #表示x的对数值,仅输入x值时,表示ln(x)函数
6) math.log1p(x) #表示1+x的自然对数值
7) math.log2(x) #表示以2为底的x对数值
8) math.log10(x) #表示以10为底的x的对数值
1) math.degrees(x) #表示弧度值转角度值
2) math.radians(x) #表示角度值转弧度值
3) math.hypot(x,y) #表示(x,y)坐标到原点(0,0)的距离
4) math.sin(x) #表示x的正弦函数值
5) math.cos(x) #表示x的余弦函数值
6) math.tan(x) #表示x的正切函数值
7)math.asin(x) #表示x的反正弦函数值
8) math.acos(x) #表示x的反余弦函数值
9) math.atan(x) #表示x的反正切函数值
10) math.atan2(y,x) #表示y/x的反正切函数值
11) math.sinh(x) #表示x的双曲正弦函数值
12) math.cosh(x) #表示x的双曲余弦函数值
13) math.tanh(x) #表示x的双曲正切函数值
14) math.asinh(x) #表示x的反双曲正弦函数值
15) math.acosh(x) #表示x的反双曲余弦函数值
16) math.atanh(x) #表示x的反双曲正切函数值
1)math.erf(x) #高斯误差函数
2) math.erfc(x) #余补高斯误差函数
3) math.gamma(x) #伽马函数(欧拉第二积分函数)
4) math.lgamma(x) #伽马函数的自然对数
python的lambda函数是什么?
Python——Lambda表达式是一个匿名函数,Lambda 表达式基于数学中的lambda演算得名,直接对应于其中的 lambda 抽象,是一个匿名函数,即没有函数名的函数。
Python由荷兰数学和计算机科学研究学会的Guido van Rossum 于1990 年代初设计,作为一门叫做ABC语言的替代品。Python提供了高效的高级数据结构,还能简单有效地面向对象编程。
Python语法和动态类型,以及解释型语言的本质,使它成为多数平台上写脚本和快速开发应用的编程语言,随着版本的不断更新和语言新功能的添加,逐渐被用于独立的、大型项目的开发。
Python解释器易于扩展,可以使用C或C++(或者其他可以通过C调用的语言)扩展新的功能和数据类型。Python 也可用于可定制化软件中的扩展程序语言。Python丰富的标准库,提供了适用于各个主要系统平台的源码或机器码。
扩展资料:
python的发展历程:
自从20世纪90年代初Python语言诞生至今,它已被逐渐广泛应用于系统管理任务的处理和Web编程。
Python的创始人为荷兰人吉多·范罗苏姆。1989年圣诞节期间,在阿姆斯特丹,Guido为了打发圣诞节的无趣,决心开发一个新的脚本解释程序,作为ABC语言的一种继承。之所以选中Python(作为该编程语言的名字,是取自英国20世纪70年代首播的电视喜剧《蒙提·派森的飞行马戏团》。
ABC是由Guido参加设计的一种教学语言。就Guido本人看来,ABC这种语言非常优美和强大,是专门为非专业程序员设计的。但是ABC语言并没有成功,究其原因,Guido认为是其非开放造成的。Guido决心在Python中避免这一错误。同时,他还想实现在ABC中闪现过但未曾实现的东西。
就这样,Python在Guido手中诞生了。可以说,Python是从ABC发展起来,主要受到了Modula-3(另一种相当优美且强大的语言,为小型团体所设计的)的影响。并且结合了Unix shell和C的习惯。
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