1.Python之调用函数:
Python内置了很多有用的函数,我们可以直接调用。
要调用一个函数,需要知道函数的名称和参数,比如求绝对值的函数 abs,它接收一个参数。
可以直接从Python的官方网站查看文档: http://docs.python.org/2/library/functions.html#abs
也可以在交互式命令行通过 help(abs) 查看abs函数的帮助信息。
调用 abs 函数:
>>> abs(100) 100 >>> abs(-20) 20 >>> abs(12.34) 12.34
调用函数的时候,如果传入的参数数量不对,会报TypeError的错误,并且Python会明确地告诉你:abs()有且仅有1个参数,但给出了两个:
>>> abs(1, 2) Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: abs() takes exactly one argument (2 given)
如果传入的参数数量是对的,但参数类型不能被函数所接受,也会报TypeError的错误,并且给出错误信息:str是错误的参数类型:
>>> abs('a') Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: bad operand type for abs(): 'str'
而比较函数 cmp(x, y) 就需要两个参数,如果 x<y,返回 -1,如果 x==y,返回 0,如果 x>y,返回 1:
>>> cmp(1, 2) -1 >>> cmp(2, 1) 1 >>> cmp(3, 3) 0
Python内置的常用函数还包括数据类型转换函数,比如 int()函数可以把其他数据类型转换为整数:
>>> int('123') 123 >>> int(12.34) 12
str()函数把其他类型转换成 str:
>>> str(123) '123' >>> str(1.23) '1.23'
任务
sum()函数接受一个list作为参数,并返回list所有元素之和。请计算 1*1 + 2*2 + 3*3 + ... + 100*100。
2.Python之编写函数:
在Python中,定义一个函数要使用 def 语句,依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号:,然后,在缩进块中编写函数体,函数的返回值用 return 语句返回。
我们以自定义一个求绝对值的 my_abs 函数为例:
def my_abs(x): if x >= 0: return x else: return -x
请注意,函数体内部的语句在执行时,一旦执行到return时,函数就执行完毕,并将结果返回。因此,函数内部通过条件判断和循环可以实现非常复杂的逻辑。
如果没有return语句,函数执行完毕后也会返回结果,只是结果为 None。
return None可以简写为return。
任务
请定义一个 square_of_sum 函数,它接受一个list,返回list中每个元素平方的和。
3.Python函数之返回多值:
函数可以返回多个值吗?答案是肯定的。
比如在游戏中经常需要从一个点移动到另一个点,给出坐标、位移和角度,就可以计算出新的坐标:
# math包提供了sin()和 cos()函数,我们先用import引用它:
import math def move(x, y, step, angle): nx = x + step * math.cos(angle) ny = y - step * math.sin(angle) return nx, ny
这样我们就可以同时获得返回值:
>>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6) >>> print x, y 151.961524227 70.0
但其实这只是一种假象,Python函数返回的仍然是单一值:
>>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6) >>> print r (151.96152422706632, 70.0)
用print打印返回结果,原来返回值是一个tuple!
但是,在语法上,返回一个tuple可以省略括号,而多个变量可以同时接收一个tuple,按位置赋给对应的值,所以,Python的函数返回多值其实就是返回一个tuple,但写起来更方便。
任务
一元二次方程的定义是:ax² + bx + c = 0
请编写一个函数,返回一元二次方程的两个解。
注意:Python的math包提供了sqrt()函数用于计算平方根。
4.Python之递归函数:
在函数内部,可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身,这个函数就是递归函数。
举个例子,我们来计算阶乘 n! = 1 * 2 * 3 * ... * n,用函数 fact(n)表示,可以看出:
fact(n) = n! = 1 * 2 * 3 * ... * (n-1) * n = (n-1)! * n = fact(n-1) * n
所以,fact(n)可以表示为 n * fact(n-1),只有n=1时需要特殊处理。
于是,fact(n)用递归的方式写出来就是:
def fact(n): if n==1: return 1 return n * fact(n - 1)
上面就是一个递归函数。可以试试:
>>> fact(1) 1 >>> fact(5) 120 >>> fact(100) 93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000L
如果我们计算fact(5),可以根据函数定义看到计算过程如下:
===> fact(5) ===> 5 * fact(4) ===> 5 * (4 * fact(3)) ===> 5 * (4 * (3 * fact(2))) ===> 5 * (4 * (3 * (2 * fact(1)))) ===> 5 * (4 * (3 * (2 * 1))) ===> 5 * (4 * (3 * 2)) ===> 5 * (4 * 6) ===> 5 * 24 ===> 120
递归函数的优点是定义简单,逻辑清晰。理论上,所有的递归函数都可以写成循环的方式,但循环的逻辑不如递归清晰。
使用递归函数需要注意防止栈溢出。在计算机中,函数调用是通过栈(stack)这种数据结构实现的,每当进入一个函数调用,栈就会加一层栈帧,每当函数返回,栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的,所以,递归调用的次数过多,会导致栈溢出。可以试试计算 fact(10000)。
任务
汉诺塔 (http://baike.baidu.com/view/191666.htm) 的移动也可以看做是递归函数。
我们对柱子编号为a, b, c,将所有圆盘从a移到c可以描述为:
如果a只有一个圆盘,可以直接移动到c;
如果a有N个圆盘,可以看成a有1个圆盘(底盘) + (N-1)个圆盘,首先需要把 (N-1) 个圆盘移动到 b,然后,将 a的最后一个圆盘移动到c,再将b的(N-1)个圆盘移动到c。
请编写一个函数,给定输入 n, a, b, c,打印出移动的步骤:
move(n, a, b, c)
例如,输入 move(2, 'A', 'B', 'C'),打印出:
A --> B
A --> C
B --> C
Code:
def move(n, a, b, c): if n ==1: print a, '-->', c return move(n-1, a, c, b) print a, '-->', c move(n-1, b, a, c) move(4, 'A', 'B', 'C')
5.Python之定义默认参数:
定义函数的时候,还可以有默认参数。
例如Python自带的 int() 函数,其实就有两个参数,我们既可以传一个参数,又可以传两个参数:
>>> int('123') 123 >>> int('123', 8) 83
int()函数的第二个参数是转换进制,如果不传,默认是十进制 (base=10),如果传了,就用传入的参数。
可见,函数的默认参数的作用是简化调用,你只需要把必须的参数传进去。但是在需要的时候,又可以传入额外的参数来覆盖默认参数值。
我们来定义一个计算 x 的N次方的函数:
def power(x, n): s = 1 while n > 0: n = n - 1 s = s * x return s
假设计算平方的次数最多,我们就可以把 n 的默认值设定为 2:
def power(x, n=2): s = 1 while n > 0: n = n - 1 s = s * x return s
这样一来,计算平方就不需要传入两个参数了:
>>> power(5) 25
由于函数的参数按从左到右的顺序匹配,所以默认参数只能定义在必需参数的后面:
# OK: def fn1(a, b=1, c=2): pass # Error: def fn2(a=1, b): pass
任务
请定义一个 greet() 函数,它包含一个默认参数,如果没有传入,打印 'Hello, world.',如果传入,打印 'Hello, xxx.'
6.Python之定义可变参数:
如果想让一个函数能接受任意个参数,我们就可以定义一个可变参数:
def fn(*args): print args
可变参数的名字前面有个 * 号,我们可以传入0个、1个或多个参数给可变参数:
>>> fn() () >>> fn('a') ('a',) >>> fn('a', 'b') ('a', 'b') >>> fn('a', 'b', 'c') ('a', 'b', 'c')
可变参数也不是很神秘,Python解释器会把传入的一组参数组装成一个tuple传递给可变参数,因此,在函数内部,直接把变量 args 看成一个 tuple 就好了。
定义可变参数的目的也是为了简化调用。假设我们要计算任意个数的平均值,就可以定义一个可变参数:
def average(*args): ...
这样,在调用的时候,可以这样写:
>>> average() 0 >>> average(1, 2) 1.5 >>> average(1, 2, 2, 3, 4) 2.4
任务
请编写接受可变参数的 average() 函数。
参考代码:
def average(*args): sum = 0.0 if len(args) == 0: return sum for x in args: sum = sum + x return sum / len(args) print average() print average(1, 2) print average(1, 2, 2, 3, 4)
7.对list进行切片:
取一个list的部分元素是非常常见的操作。比如,一个list如下:
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
取前3个元素,应该怎么做?
笨办法:
>>> [L[0], L[1], L[2]] ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
之所以是笨办法是因为扩展一下,取前N个元素就没辙了。
取前N个元素,也就是索引为0-(N-1)的元素,可以用循环:
>>> r = [] >>> n = 3 >>> for i in range(n): ... r.append(L[i]) ... >>> r ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
对这种经常取指定索引范围的操作,用循环十分繁琐,因此,Python提供了切片(Slice)操作符,能大大简化这种操作。
对应上面的问题,取前3个元素,用一行代码就可以完成切片:
>>> L[0:3] ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
L[0:3]表示,从索引0开始取,直到索引3为止,但不包括索引3。即索引0,1,2,正好是3个元素。
如果第一个索引是0,还可以省略:
>>> L[:3] ['Adam', 'Lisa', 'Bart']
也可以从索引1开始,取出2个元素出来:
>>> L[1:3] ['Lisa', 'Bart']
只用一个 : ,表示从头到尾:
>>> L[:] ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
因此,L[:]实际上复制出了一个新list。
切片操作还可以指定第三个参数:
>>> L[::2] ['Adam', 'Bart']
第三个参数表示每N个取一个,上面的 L[::2] 会每两个元素取出一个来,也就是隔一个取一个。
把list换成tuple,切片操作完全相同,只是切片的结果也变成了tuple。
任务
range()函数可以创建一个数列:
>>> range(1, 101) [1, 2, 3, ..., 100]
请利用切片,取出:
1. 前10个数;
2. 3的倍数;
3. 不大于50的5的倍数。
参考代码:
L = range(1, 101) print L[:10] print L[2::3] print L[4:50:5]
8.倒序切片:
对于list,既然Python支持L[-1]取倒数第一个元素,那么它同样支持倒数切片,试试:
>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul'] >>> L[-2:] ['Bart', 'Paul'] >>> L[:-2] ['Adam', 'Lisa'] >>> L[-3:-1] ['Lisa', 'Bart'] >>> L[-4:-1:2] ['Adam', 'Bart']
记住倒数第一个元素的索引是-1。倒序切片包含起始索引,不包含结束索引。
参考代码:
L = range(1, 101) print L[-10:] print L[-46::5] or print L[4::5][-10:]
9.对字符串切片:
字符串 'xxx'和 Unicode字符串 u'xxx'也可以看成是一种list,每个元素就是一个字符。因此,字符串也可以用切片操作,只是操作结果仍是字符串:
>>> 'ABCDEFG'[:3] 'ABC' >>> 'ABCDEFG'[-3:] 'EFG' >>> 'ABCDEFG'[::2] 'ACEG'
在很多编程语言中,针对字符串提供了很多各种截取函数,其实目的就是对字符串切片。Python没有针对字符串的截取函数,只需要切片一个操作就可以完成,非常简单。
任务
字符串有个方法 upper() 可以把字符变成大写字母:
>>> 'abc'.upper() 'ABC'
但它会把所有字母都变成大写。请设计一个函数,它接受一个字符串,然后返回一个仅首字母变成大写的字符串。
提示:利用切片操作简化字符串操作。