怎么在Python中自定義和使用函數

本篇內容介紹了“怎么在Python中自定義和使用函數”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

一. 應用：學員管理系統

1.1 系統簡介

需求：進入系統顯示系統功能界面，功能如下：

• 1、添加學員

• 2、刪除學員

• 3、修改學員信息

• 4、查詢學員信息

• 5、顯示所有學員信息

• 6、退出系統

系統共6個功能，用戶根據自己需求選取。

1.2 步驟分析

1. 顯示功能界面

2. 用戶輸入功能序號

3. 根據用戶輸入的功能序號，執行不同的功能(函數)
   3.1 定義函數
   3.2 調用函數

1.3 需求實現

1.3.1 顯示功能界面

定義函數print_info，負責顯示系統功能。

def print_info():
    print('-' * 20)
    print('歡迎登錄學員管理系統')
    print('1: 添加學員')
    print('2: 刪除學員')
    print('3: 修改學員信息')
    print('4: 查詢學員信息')
    print('5: 顯示所有學員信息')
    print('6: 退出系統')
    print('-' * 20)
    
    
print_info()

1.3.2 用戶輸入序號，選擇功能

user_num = input('請選擇您需要的功能序號：')

1.3.3 根據用戶選擇，執行不同的功能

if user_num == '1':
    print('添加學員')
elif user_num == '2':
    print('刪除學員')
elif user_num == '3':
    print('修改學員信息')
elif user_num == '4':
    print('查詢學員信息')
elif user_num == '5':
    print('顯示所有學員信息')
elif user_num == '6':
    print('退出系統')

工作中，需要根據實際需求調優代碼。

1. 用戶選擇系統功能的代碼需要循環使用，直到用戶主動退出系統。

2. 如果用戶輸入1-6以外的數字，需要提示用戶。

while True:
    # 1. 顯示功能界面
    print_info()
    
    # 2. 用戶選擇功能
    user_num = input('請選擇您需要的功能序號：')

    # 3. 根據用戶選擇，執行不同的功能
    if user_num == '1':
        print('添加學員')
    elif user_num == '2':
        print('刪除學員')
    elif user_num == '3':
        print('修改學員信息')
    elif user_num == '4':
        print('查詢學員信息')
    elif user_num == '5':
        print('顯示所有學員信息')
    elif user_num == '6':
        print('退出系統')
    else:
        print('輸入錯誤，請重新輸入!!!')

1.3.4 定義不同功能的函數

所有功能函數都是操作學員信息，所有存儲所有學員信息應該是一個全局變量，數據類型為列表。

info = []

• 需求分析

1. 接收用戶輸入學員信息，并保存

2. 判斷是否添加學員信息
   2.1 如果學員姓名已經存在，則報錯提示
   2.2 如果學員姓名不存在，則準備空字典，將用戶輸入的數據追加到字典，再列表追加字典數據

3. 對應的if條件成立的位置調用該函數

• 代碼實現

def add_info():
    """ 添加學員 """
    # 接收用戶輸入學員信息
    new_id = input('請輸入學號：')
    new_name = input('請輸入姓名：')
    new_tel = input('請輸入手機號：')
    

    # 聲明info是全局變量
    global info

    # 檢測用戶輸入的姓名是否存在，存在則報錯提示
    for i in info:
        if new_name == i['name']:
            print('該用戶已經存在！')
            return

    # 如果用戶輸入的姓名不存在，則添加該學員信息
    info_dict = {}
    
    # 將用戶輸入的數據追加到字典
    info_dict['id'] = new_id
    info_dict['name'] = new_name
    info_dict['tel'] = new_tel
    
    # 將這個學員的字典數據追加到列表
    info.append(info_dict)
    
    print(info)

• 需求分析

按用戶輸入的學員姓名進行刪除

1. 用戶輸入目標學員姓名

2. 檢查這個學員是否存在
   2.1 如果存在，則列表刪除這個數據
   2.2 如果不存在，則提示“該用戶不存在”

3. 對應的if條件成立的位置調用該函數

• 代碼實現

# 刪除學員
def del_info():
    """刪除學員"""
    # 1. 用戶輸入要刪除的學員的姓名
    del_name = input('請輸入要刪除的學員的姓名：')

    global info
    # 2. 判斷學員是否存在:如果輸入的姓名存在則刪除，否則報錯提示
    for i in info:
        if del_name == i['name']:
            info.remove(i)
            break
    else:
        print('該學員不存在')

    print(info)

• 需求分析

1. 用戶輸入目標學員姓名

2. 檢查這個學員是否存在
   2.1 如果存在，則修改這位學員的信息，例如手機號
   2.2 如果不存在，則報錯

3. 對應的if條件成立的位置調用該函數

• 代碼實現

# 修改函數
def modify_info():
    """修改函數"""
    # 1. 用戶輸入要修改的學員的姓名
    modify_name = input('請輸入要修改的學員的姓名：')

    global info
    # 2. 判斷學員是否存在：如果輸入的姓名存在則修改手機號，否則報錯提示
    for i in info:
        if modify_name == i ['name']:
            i['tel'] = input('請輸入新的手機號：')
            break
    else:
        print('該學員不存在')
    
    print(info)

• 需求分析

1. 用戶輸入目標學員姓名

2. 檢查學員是否存在
   2.1 如果存在，則顯示這個學員的信息
   2.2 如果不存在，則報錯提示

3. 對應的if條件成立的位置調用該函數

• 代碼實現

# 查詢學員
def search_info():
    """查詢學員"""
    # 1. 輸入要查找的學員姓名：
    search_name = input('請輸入要查找的學員姓名：')

    global info
    # 2. 判斷學員是否存在：如果輸入的姓名存在則顯示這位學員信息，否則報錯提示
    for i in info:
        if search_name == i['name']:
            print('查找到的學員信息如下：----------')
            print(f"該學員的學號是{i['id']}, 姓名是{i['name']}, 手機號是{i['tel']}")
            break
    else:
        print('該學員不存在')

• 需求分析

打印所有學員信息

• 代碼實現

# 顯示所有學員信息
def print_all():
    """ 顯示所有學員信息 """
    print('學號\t姓名\t手機號')
    for i in info:
        print(f'{i["id"]}\t{i["name"]}\t{i["tel"]}')

在用戶輸入功能序號6的時候要退出系統，代碼如下：

......
    elif user_num == '6':
        exit_flag = input('確定要退出嗎？yes or no')
        if exit_flag == 'yes':
            break

二. 遞歸

2.1 遞歸的應用場景

遞歸是一種編程思想，應用場景：

1. 在我們日常開發中，如果要遍歷一個文件夾下面所有的文件，通常會使用遞歸來實現；

2. 在后續的算法課程中，很多算法都離不開遞歸，例如：快速排序。

2.1.1 遞歸的特點

• 函數內部自己調用自己

• 必須有出口

2.2 應用：3以內數字累加和

• 代碼

# 3 + 2 + 1
def sum_numbers(num):
    # 1.如果是1，直接返回1 -- 出口
    if num == 1:
        return 1
    # 2.如果不是1，重復執行累加并返回結果
    return num + sum_numbers(num-1)


sum_result = sum_numbers(3)
# 輸出結果為6
print(sum_result)

• 執行結果

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三. lambda 表達式

3.1 lambda的應用場景

如果一個函數有一個返回值，并且只有一句代碼，可以使用 lambda簡化。

3.2 lambda語法

lambda

注意

• lambda表達式的參數可有可無，函數的參數在lambda表達式中完全適用。

• lambda表達式能接收任何數量的參數但只能返回一個表達式的值。

快速入門

# 函數
def fn1():
    return 200


print(fn1)
print(fn1())


# lambda表達式
fn2 = lambda: 100
print(fn2)
print(fn2())

注意：直接打印lambda表達式，輸出的是此lambda的內存地址

3.3 示例：計算a + b

3.3.1 函數實現

def add(a, b):
    return a + b


result = add(1, 2)
print(result)

思考：需求簡單，是否代碼多？

3.3.2 lambda實現

fn1 = lambda a, b: a + b
print(fn1(1, 2))

3.4 lambda的參數形式

3.4.1.無參數

fn1 = lambda: 100
print(fn1())

3.4.2.一個參數

fn1 = lambda a: a
print(fn1('hello world'))

3.4.3.默認參數

fn1 = lambda a, b, c=100: a + b + c
print(fn1(10, 20))

3.4.4.可變參數：*args

fn1 = lambda *args: args
print(fn1(10, 20, 30))

注意：這里的可變參數傳入到lambda之后，返回值為元組。

3.4.5.可變參數：**kwargs

fn1 = lambda **kwargs: kwargs
print(fn1(name='python', age=20))

3.5 lambda的應用

3.5.1. 帶判斷的lambda

fn1 = lambda a, b: a if a > b else b
print(fn1(1000, 500))

3.5.2. 列表數據按字典key的值排序

students = [
    {'name': 'TOM', 'age': 20},
    {'name': 'ROSE', 'age': 19},
    {'name': 'Jack', 'age': 22}
]

# 按name值升序排列
students.sort(key=lambda x: x['name'])
print(students)

# 按name值降序排列
students.sort(key=lambda x: x['name'], reverse=True)
print(students)

# 按age值升序排列
students.sort(key=lambda x: x['age'])
print(students)

四. 高階函數

把函數作為參數傳入，這樣的函數稱為高階函數，高階函數是函數式編程的體現。函數式編程就是指這種高度抽象的編程范式。

4.1 體驗高階函數

在Python中，abs()函數可以完成對數字求絕對值計算。

abs(-10)  # 10

round()函數可以完成對數字的四舍五入計算。

round(1.2)  # 1
round(1.9)  # 2

需求：任意兩個數字，按照指定要求整理數字后再進行求和計算。

• 方法1

def add_num(a, b):
    return abs(a) + abs(b)


result = add_num(-1, 2)
print(result)  # 3

• 方法2

def sum_num(a, b, f):
    return f(a) + f(b)


result = sum_num(-1, 2, abs)
print(result)  # 3

注意：兩種方法對比之后，發現，方法2的代碼會更加簡潔，函數靈活性更高。

函數式編程大量使用函數，減少了代碼的重復，因此程序比較短，開發速度較快。

4.2 內置高階函數

4.2.1 map()

map(func, lst)，將傳入的函數變量func作用到lst變量的每個元素中，并將結果組成新的列表(Python2)/迭代器(Python3)返回。

需求：計算list1序列中各個數字的2次方。

list1 = [1, 2, 3, 4, 5]


def func(x):
    return x ** 2


result = map(func, list1)

print(result)  # <map object at 0x0000013769653198>
print(list(result))  # [1, 4, 9, 16, 25]

4.2.2 reduce()

reduce(func，lst)，其中func必須有兩個參數。每次func計算的結果繼續和序列的下一個元素做累積計算。

注意：reduce()傳入的參數func必須接收2個參數。

需求：計算list1序列中各個數字的累加和。

import functools

list1 = [1, 2, 3, 4, 5]


def func(a, b):
    return a + b


result = functools.reduce(func, list1)

print(result)  # 15

4.2.3 filter()

filter(func, lst)函數用于過濾序列, 過濾掉不符合條件的元素, 返回一個 filter 對象。如果要轉換為列表, 可以使用 list() 來轉換。

list1 = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]


def func(x):
    return x % 2 == 0


result = filter(func, list1)

print(result)  # <filter object at 0x0000017AF9DC3198>
print(list(result))  # [2, 4, 6, 8, 10]

五. 總結

• 遞歸

• 函數內部自己調用自己

• 必須有出口

• lambda

• 語法

lambda 參數列表:

• lambda的參數形式

• 無參數

lambda:

• 一個參數

lambda 參數:

• 默認參數

lambda key=value:

• 不定長位置參數

lambda *args:

• 不定長關鍵字參數

lambda **kwargs:

• 高階函數

• 作用：把函數作為參數傳入，化簡代碼

• 內置高階函數

• map()

• reduce()

• filter()

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