python--实验7 函数（1）

知识点

函数的定义与调用

• 函数分类：内置函数和自定义函数。
• 
• 函数定义：使用def关键字定义函数，包括函数名、参数列表和函数体。
• 注意：
  • （1）即使该函数不需要接收任何参数，也必须保留一对空的圆括号。
  • （2）python的参数不需要声明数据类型
  • （3）括号后面的冒号不能省略。
  • （4）函数体相对于def关键字必须保持一定的空格缩进。  
  •   (5)return [表达式] 结束函数，选择性地返回一个值给调用方，不带表达式的 return           相当于返回 None。强调了即使函数不需要参数，也必须保留空括号，参数不需要声明数据类型，函数体需要适当的缩进，以及return语句的使用。
• 无参函数与有参函数：无参数和有参数的函数。
• 空函数：使用pass关键字定义空函数的情况。
• 函数调用：如何调用函数，包括无参数和有参数的情况。
  • 如果调用的是无参数函数，则实参列表省略。 通常将函数定义和函数调用都放在一个程序文件中，然后运行程序文件。
  • 嵌套调用

递归函数

• 递归定义：指一个函数的函数体中又直接或间接地调用该函数本身的函数。
• 递归出口与递归体：如何设置递归的终止条件（出口）和递归的计算过程（体）。
• 实例：提供了计算阶乘和求和的递归函数示例。

函数参数的传递

• 参数传递：Python中参数传递的机制，区分了不可变对象和可变对象的传递方式。在 python 中，strings, tuples, 和 numbers 是不可更改的对象，而 list,dict 等则是可以修改的对象。当参数类型为固定数据类型（如整数、浮点数、字符串、元组等）时，类似 C++ 的值传递，在函数内部直接修改形参的值不会影响实参。当参数类型为可变数据类型（如列表、字典、集合等）时，类似 C++ 的引用传递。在函数内部使用下标或其他方式为其增加、删除元素或修改元素值时，修改后的结果是可以反映到函数之外的，即实参也会得到相应的修改。
• 不可变参数类型：变量赋值 a=5 后再赋值 a=10，这里实际是新生成一个 int 值对象 10，再让 a 指向它，而 5 被丢弃，不是改变 a 的值，相当于新生成了 a。展示了在函数内部修改不可变类型参数不会影响外部变量。
• 
• 可变参数类型：变量赋值 la=[1,2,3,4] 后再赋值 la[2]=5 则是将 list la 的第三个元素值更改，本身la没有动，只是其内部的一部分值被修改了。展示了可变类型参数在函数内部的修改会影响到外部变量。
• 

参数的类型

• 位置参数：调用函数时实参和形参的顺序和数量必须一致。
• 关键字参数：如何使用关键字参数来指定实参对应的形参，允许参数的顺序不固定。
  • 关键字参数的形式为：        形参名=实参值
  • 
  •   通过形式参数的名称来指示为哪个形参传递什么值，这可以跳过某些参数或脱离参数的顺序。(实参名来自形参的名字)
• 默认值参数：展示了如何为函数参数设置默认值，以及相关的规则。
  • 默认值参数的形式为：     形参名=默认值
  • 
  • 注意： （1）默认值参数必须出现在形参表的最右端。也就是说，第一个形参使用默认值参数后，它后面的所有形参也必须使用默认值参数，否则会出错。 （2）所有的位置参数必须在默认参数前，包括函数定义和调用
• 可变长度参数（形参）：使用*和**来接受不定数量的参数，分别将它们存储在元组和字典中。可变长度参数永远放在参数的最后面。
  • 在形参名前面加*，用来接受任意多个实参并将其放在一个元组中。
  • 
  • 
  • 元组可变长度形参
  • 在形参名前面加**，可以接受任意多个 关键字=实参值 形式的实参。关键字参数和实参值参数被放入一个字典，分别作为字典的关键字和字典的值
  • 
  • 
  • 字典可变长度形参
• 参数的解包裹传递：如何使用*和**来解包裹元组和字典，将它们作为参数传递给函数。包裹和解包裹并不是相反操作，是两个相对独立的过程。
  • 调用函数时，若函数接收的实参为元组或字典类型，可以对函数参数进行解包裹：
  • 使用* 可以解压待传递到函数中的元组、列表、字符串等类型，并按位置传递到函数入口参数中
  • 使用**可以解压待传递到函数的字典，并按关键字传递到函数入口参数中

                                                       代码部分 

• 实验目的：

1. 熟练python编辑器pycharm的使用。
2. 掌握python的函数的定义
3. 掌握python的函数结构，参数位的设计，如何灵活使用不定长参数
4. 理解python参数传递的过程
5. 熟练并理解使用函数优化编程结构以及思路

二、实验环境

本次实验需使用实验室提供的Windows主机环境+pycharm

三、实验内容

说明：基础题为必做题，提高题为选做题

1. (基础题)对于一个十进制的正整数， 定义函数f(n)为其各位数字的平方和，如:

    f(13)  ： 10

    f(207) ： 53

代码：

def f(n):return sum(int(digit)**2 for digit in str(n))# 测试代码
print(f(13))  # 输出: 10
print(f(207)) # 输出: 53

1. (基础题)编写一个函数, 接收字符串参数, 返回一个元组，元组的第一个值为大写字母的个数, 第二个值为小写字母个数,‘hello WROLD’，返回：（5,5）

代码：

def count_letters(s):upper_count = sum(1 for char in s if char.isupper())lower_count = sum(1 for char in s if char.islower())return (upper_count, lower_count)# 测试代码
print(count_letters('helloWROLD')) # 输出: (5, 5)

提示：已知有字符串ls

ls.isupper() #判断是否为大写字母，若是，返回True

ls.islower() #判断是否为小写字母，若是，返回True

1. (基础题) 定义一个函数，能够获取任意多个数（1-100以内）中的最大值

代码：

def max_value(*args):return max(args)# 测试代码
print(max_value(10, 20, 30, 40)) # 输出: 40

1. (提高题)编写一个函数calcuate_ave, 可以接收任意多个数,返回的是一个元组.元组的第一个值为所有参数的平均值, 第二个值是大于平均值的所有数

例如：calcuate_ave(10,13,14,15) 返回(13,[14,15])

      calcuate_ave(10,11,14,15,12) 返回(12.4,[14,15])

代码：

def calculate_ave(*args):total = sum(args)average = total / len(args)above_average = [num for num in args if num > average]return (average, above_average)# 测试代码
print(calculate_ave(10, 13, 14, 15)) # 输出: (12.75, [13, 14, 15])
print(calculate_ave(10, 11, 14, 15, 12)) # 输出: (12.4, [14, 15])

总结

        本节深入探讨了函数的基础知识，包括其定义、如何进行调用、不同参数传递机制以及装饰器的概念和使用，同时解释了变量的作用域。在Python编程语言中，函数不仅仅是数学概念中的函数映射，它更是一种执行特定运算或处理数据的程序单元。通过将代码封装进函数中，可以在程序的多个地方重复利用这段代码，而无需每次都重新编写，这正是函数带来的便利和效率。