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Python少兒編程
第五章 強大的函數(shù)積木
目錄
1.1
創(chuàng)建積木
1.2
靈活的積木參數(shù)
1.3
積木嵌套積木
1.4
我的地盤聽我的
1.5
隱藏名字的積木
1.6
積木盒子
PART 01
創(chuàng)建積木
函數(shù)的定義
1.1
Python中定義函數(shù)的基本語法格式如下。
其中，def是Python的關(guān)鍵字，用于定義函數(shù)；函數(shù)名可以是任何有效的Python標識符；形式參數(shù)列表（簡稱形參）是調(diào)用該函數(shù)時傳遞給函數(shù)的參數(shù)，可以是零個、一個或多個，當傳遞多個參數(shù)時各參數(shù)之間使用逗號隔開，[ ]表示可選內(nèi)容；函數(shù)體是每次調(diào)用函數(shù)執(zhí)行的代碼，由一行或多行語句組成。定義函數(shù)時須注意以下幾點。
（1）當函數(shù)參數(shù)為零個時，也必須保留一對空的圓括號。
（2）圓括號后面的冒號不能省略。
（3）函數(shù)體相對于def關(guān)鍵字必須保持一定的空格縮進。
def 函數(shù)名([形式參數(shù)列表]):
函數(shù)體
函數(shù)的調(diào)用
1.2
函數(shù)定義后，須調(diào)用函數(shù)才能執(zhí)行函數(shù)體，實現(xiàn)特定的功能。函數(shù)調(diào)用的基本語法格式如下。
函數(shù)名([實際參數(shù)列表])
其中，實際參數(shù)列表（簡稱實參）表示要傳遞給函數(shù)的具體值。
【例5-1】 小藍的日常活動。
【問題分析】 定義函數(shù)封裝日?；顒?，然后按作息時間調(diào)用函數(shù)。例如，定義eat()函數(shù)，輸出“吃飯......”，定義school()函數(shù)輸出“上課......”等。
函數(shù)的調(diào)用
1.2
【參考代碼】
def eat(): #定義eat()函數(shù)，表示吃飯
print('吃飯......')
def school(): #定義school()函數(shù)，表示上課
print('上課......')
def homework(): #定義homework()函數(shù)，表示做作業(yè)
print('做作業(yè)......')
def exercise(): #定義exercise()函數(shù)，表示運動
print('運動......')
print('小藍的日常活動‘)
函數(shù)的調(diào)用
1.2
【參考代碼】（續(xù)）
#按作息時間調(diào)用函數(shù)
eat()
school()
eat()
school()
exercise()
eat()
homework()
函數(shù)的調(diào)用
1.2
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-1所示。
圖5-1 例5-1程序運行結(jié)果
【程序說明】 由于函數(shù)只有在調(diào)用時才執(zhí)行，因此，前面定義函數(shù)的代碼不會直接執(zhí)行。當調(diào)用函數(shù)時，當前執(zhí)行暫停，轉(zhuǎn)去執(zhí)行函數(shù)體。當函數(shù)執(zhí)行完畢后，重新回到調(diào)用函數(shù)位置，繼續(xù)執(zhí)行后面的語句。
函數(shù)的返回值
1.3
函數(shù)除了可以在函數(shù)體中直接輸出數(shù)據(jù)，還可以返回一個或多個值，稱為函數(shù)的返回值。在Python中，函數(shù)使用return語句返回值。
return語句用于退出函數(shù)并將程序返回到函數(shù)調(diào)用的位置繼續(xù)執(zhí)行，同時返回零個、一個或多個值。
【例5-2】 根據(jù)時間判斷吃早飯、午飯還是晚飯。
【問題分析】定義eat()函數(shù)，參數(shù)為時間，根據(jù)時間范圍判斷吃早飯、午飯還是晚飯，返回字符串。
函數(shù)的返回值
1.3
【參考代碼】
def eat(time): #定義eat()函數(shù)，參數(shù)為時間time
#如果time在6點～8點，返回吃早飯
if time >= 6 and time <= 8:
return '{}點吃早飯......'.format(time)
#如果time在11點～13點，返回吃午飯
elif time >= 11 and time <= 13:
return '{}點吃午飯......'.format(time)
#如果time在17點～19點，返回吃晚飯
elif time >= 17 and time <= 19:
return '{}點吃晚飯......'.format(time)
else: #不滿足上述條件，返回不在吃飯時間
return '不在吃飯時間'
time = int(input('請輸入時間：')) #輸入時間，并轉(zhuǎn)換為int型賦給time
print(eat(time)) #調(diào)用eat()函數(shù)，輸出返回值
函數(shù)的返回值
1.3
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-2所示。
圖5-2 例5-2程序運行結(jié)果
如果函數(shù)沒有return語句，將默認以return None結(jié)束，即返回空值。函數(shù)也可使用return語句返回多個值，每個值之間使用逗號隔開。函數(shù)調(diào)用后，返回值以元組形式保存。
函數(shù)的返回值
1.3
【例5-3】 計算小藍的最低成績、最高成績和總成績。
【問題分析】 定義函數(shù)score_compute()，參數(shù)為小藍的各科成績，使用min()函數(shù)計算最小值，max()函數(shù)計算最大值，然后返回最小值、最大值及總成績。
【參考代碼】
#定義score_compute()函數(shù)
def score_compute(chinese, math, english):
#使用min()函數(shù)計算最小值，并賦給score_min
score_min = min(chinese, math, english)
#使用max()函數(shù)計算最大值，并賦給score_max
score_max = max(chinese, math, english)
#計算總成績，并賦給score_total
score_total = chinese + math + english
#返回score_min、score_max和score_total
return score_min, score_max, score_total
函數(shù)的返回值
1.3
【參考代碼】（續(xù)）
#輸入各科成績
chinese = float(input('請輸入語文成績：'))
math = float(input('請輸入數(shù)學(xué)成績：'))
english = float(input('請輸入英語成績：'))
#調(diào)用score_compute()函數(shù)，并將返回值賦給score
score = score_compute(chinese, math, english)
print(score, type(score)) #輸出score及其類型
print('小藍的最低成績?yōu)椋?, score[0],
'\n小藍的最高成績?yōu)椋?, score[1],
'\n小藍的總成績?yōu)椋?, score[2]) #輸出最低成績、最高成績和總成績
函數(shù)的返回值
1.3
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-3所示。
圖5-3 例5-3程序運行結(jié)果
【程序說明】 本例題中return語句返回多個值，通過語句“print(score, type(score))”輸出變量score及其類型，可以看出，多個值以元組形式保存。因此，可以通過下標來訪問元組中的元素，從而分別得到最低成績、最高成績和總成績。
PART 02
靈活的積木參數(shù)
實參和形參
2.1
定義函數(shù)時，圓括號內(nèi)的參數(shù)為形參；調(diào)用函數(shù)時，圓括號內(nèi)的參數(shù)為實參，根據(jù)參數(shù)的不同數(shù)據(jù)類型，將實參的值或引用傳遞給形參。
在Python中，函數(shù)參數(shù)的數(shù)據(jù)類型可分為不可變數(shù)據(jù)類型（如整數(shù)、浮點數(shù)、字符串、元組等）和可變數(shù)據(jù)類型（如列表、字典、集合等）。
實參和形參
2.1
【例5-4】 閱讀下面程序，分析輸出結(jié)果。
【參考代碼】
def change(a):
a = 10
print('函數(shù)內(nèi)a =', a)
a = 2
change(a)
print('函數(shù)外a =', a)
當參數(shù)數(shù)據(jù)類型為不可變數(shù)據(jù)類型時，在函數(shù)內(nèi)直接修改形參的值不會影響實參。
實參和形參
2.1
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-4所示。
圖5-4 例5-4程序運行結(jié)果
【程序說明】 從運行結(jié)果可以看出，在函數(shù)內(nèi)修改了形參a的值，但是當函數(shù)運行結(jié)束后，實參a的值并沒有改變。
實參和形參
2.1
【例5-5】 閱讀以下程序，分析輸出結(jié)果。
【參考代碼】
def change(mylist):
mylist.append([1, 2, 3, 4])
print('函數(shù)內(nèi)mylist = ', mylist)
mylist = [10, 20, 30]
print('調(diào)用函數(shù)前，函數(shù)外mylist = ', mylist)
change(mylist)
print('調(diào)用函數(shù)后，函數(shù)外mylist = ', mylist)
但當參數(shù)數(shù)據(jù)類型為可變數(shù)據(jù)類型時，在函數(shù)內(nèi)使用下標或其他方式增加、刪除或修改元素時，實參也會相應(yīng)地修改。
實參和形參
2.1
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-5所示。
圖5-5 例5-5程序運行結(jié)果
【程序說明】 從運行結(jié)果可以看出，在函數(shù)內(nèi)修改了形參mylist的元素，當函數(shù)運行結(jié)束以后，實參mylist的值也修改了。
參數(shù)類型
2.2
1．位置參數(shù)
【例5-6】 定制問候語。對不同的人說不同的問候語。
【參考代碼】
def greet(name, say):
print(name, say)
greet('小藍', '你好！')
greet('hello！', '小舞')
greet('小明')
位置參數(shù)是比較常用的形式，調(diào)用函數(shù)時，實參和形參的順序應(yīng)一致，且實參和形參的數(shù)量必須相同。
【問題分析】 定義函數(shù)greet(name, say)，其中，name表示人名，say表示問候語。
參數(shù)類型
2.2
1．位置參數(shù)
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-6所示。
圖5-6 例5-6程序運行結(jié)果
【程序說明】 當?shù)谝淮握{(diào)用greet()函數(shù)時，將實參“小藍”和“你好！”分別傳遞給形參name和say，實現(xiàn)輸出。當?shù)诙握{(diào)用greet()函數(shù)時，將實參“hello！”和“小舞”分別傳遞給形參name和say，雖然也可以正常輸出，但實參和形參的含義不一致，將會影響數(shù)據(jù)的理解和使用，因此，位置參數(shù)的實參和形參的順序須一致。當?shù)谌握{(diào)用greet()函數(shù)時，實參和形參的數(shù)量不同，程序運行到該條語句時提示錯誤信息（缺少要求的位置參數(shù)say）。
參數(shù)類型
2.2
2．默認值參數(shù)
在定義函數(shù)時，可以為函數(shù)的參數(shù)設(shè)置默認值，此參數(shù)稱為默認值參數(shù)。在調(diào)用帶默認值參數(shù)的函數(shù)時，可以不用為默認值參數(shù)傳值，此時函數(shù)將會直接使用函數(shù)定義時設(shè)置的默認值，也可以通過顯式賦值來替換其默認值。定義帶有默認值參數(shù)函數(shù)的基本語法格式如下。
def 函數(shù)名(……,形參名=默認值):
函數(shù)體
參數(shù)類型
2.2
2．默認值參數(shù)
【例5-7】 使用不可變數(shù)據(jù)類型設(shè)置默認問候語。
【參考代碼】
def greet(name, say='hi！'): #設(shè)置默認問候語為“hi！”
print(name, say)
print(greet.__defaults__) #輸出函數(shù)默認值參數(shù)
greet('小藍', '你好！')
greet('小舞', 'hello！')
greet('小紅')
greet('小明')
參數(shù)類型
2.2
2．默認值參數(shù)
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-7所示。
圖5-7 例5-7程序運行結(jié)果
參數(shù)類型
2.2
2．默認值參數(shù)
【例5-8】 使用可變數(shù)據(jù)類型設(shè)置默認問候語。
【參考代碼】
def greet(name, say=['hi！']): #使用列表設(shè)置默認問候語
say.append('見到你很開心') #列表添加元素
print(name, say)
greet('小藍', ['你好！'])
greet('小舞', ['hello！'])
greet('小明')
greet('小紅')
多次調(diào)用函數(shù)且不為默認值參數(shù)傳遞值時，默認值參數(shù)只在定義時進行一次解釋和初始化，而對于列表、字典等可變數(shù)據(jù)類型的默認值參數(shù)，可能會導(dǎo)致邏輯錯誤。因此，一般來說，要避免使用列表、字典、集合或其他可變數(shù)據(jù)類型作為函數(shù)參數(shù)的默認值。
參數(shù)類型
2.2
2．默認值參數(shù)
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-8所示。
圖5-8 例5-8程序運行結(jié)果
【程序說明】 使用列表作為默認值參數(shù)，且連續(xù)多次調(diào)用該函數(shù)而不給該參數(shù)傳值時，再次調(diào)用將保留上一次調(diào)用結(jié)果。因此，執(zhí)行語句“greet('小紅')”時，輸出的列表say中包含兩個“見到你很開心”，即在上一次調(diào)用結(jié)果的基礎(chǔ)上增加了同一元素。
參數(shù)類型
2.2
2．默認值參數(shù)
【例5-9】 使用變量設(shè)置默認問候語。
【參考代碼】
s = 'hi！'
def greet(name, say=s):
print(name, say)
s = '你好！'
greet('小藍')
此外，如果在定義函數(shù)時某個參數(shù)的默認值為一個變量，那么參數(shù)的默認值只取決于函數(shù)定義時該變量的值。
參數(shù)類型
2.2
2．默認值參數(shù)
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-9所示。
圖5-9 例5-9程序運行結(jié)果
【程序說明】 函數(shù)的默認值參數(shù)只會初始化一次，即在函數(shù)定義時就確定值，所以，在定義函數(shù)greet()時，s的值為“hi！”，因此輸出為“小藍 hi！”。
參數(shù)類型
2.2
3．關(guān)鍵字參數(shù)
【例5-10】 使用關(guān)鍵字參數(shù)設(shè)置問候語。
【參考代碼】
def greet(name, say):
print(name, say)
greet('你好！', '小藍')
greet(say='hello！', name='小舞')
關(guān)鍵字參數(shù)是指調(diào)用函數(shù)時按參數(shù)名傳遞值。使用關(guān)鍵字參數(shù)允許函數(shù)調(diào)用時參數(shù)的順序與定義時不一致，Python解釋器能夠使用參數(shù)名匹配參數(shù)值。
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-10所示。
圖5-10 例5-10程序運行結(jié)果
參數(shù)類型
2.2
4．不定長參數(shù)
通常在定義一個函數(shù)時，若希望函數(shù)能夠處理比定義時更多的參數(shù)，此時可在函數(shù)中使用“*”或“**”符號表示不定長參數(shù)，其基本語法格式如下。
def 函數(shù)名([形參列表,] *args, **kwargs):
函數(shù)體
其中，“*args”和“**kwargs”為不定長參數(shù)，“*”表示接收任意多個實參并將其放在一個元組中，“**”表示接收顯式賦值的多個實參并將其放入字典中，實參格式類似關(guān)鍵字參數(shù)。兩種形式可只使用其中一種或同時使用。
參數(shù)類型
2.2
4．不定長參數(shù)
【例5-11】 使用不定長參數(shù)同時和多人說問候語。
【參考代碼】
def greet(say, *names, **name_say):
print('say：', say)
print('names：', names)
print('name_say：', name_say)
for name in names:
print(name, say)
for key in name_say.keys():
print(key, name_say[key])
greet('hi！', '小藍', '小舞', 小紅='你好！', 小明='hello！')
參數(shù)類型
2.2
4．不定長參數(shù)
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-11所示。
圖5-11 例5-11程序運行結(jié)果
【程序說明】 在調(diào)用greet()函數(shù)時，傳入多個值，這些值會自左往右依次匹配函數(shù)定義時的參數(shù)，首先將“hi！”傳遞給say，接著將“'小藍', '小舞'”組成一個元組，傳遞給names，最后將“小紅='你好！', 小明='hello！'”轉(zhuǎn)換為字典傳遞給name_say。
PART 03
積木嵌套積木
函數(shù)的嵌套
3.1
Python允許函數(shù)的嵌套定義，即在函數(shù)內(nèi)可以再定義另外一個函數(shù)。例如，在fun1()函數(shù)中嵌套定義fun2()函數(shù)，可以用下面代碼實現(xiàn)。
def fun1(): #定義fun1()函數(shù)
print('************')
def fun2(): #嵌套定義fun2()函數(shù)
print('Hello world!')
fun2() #調(diào)用fun2()函數(shù)
fun1() #調(diào)用fun1()函數(shù)
這里需要注意的是，fun2()函數(shù)只在定義開始到fun1()函數(shù)結(jié)束范圍內(nèi)有效。
Python還允許在一個函數(shù)中調(diào)用另外一個函數(shù)，這就是函數(shù)的嵌套調(diào)用。例如，上述代碼中，在fun1()函數(shù)中嵌套調(diào)用fun2()函數(shù)。當然，函數(shù)也可以嵌套調(diào)用外部定義的另一個函數(shù)。
函數(shù)的嵌套
3.1
【例5-12】 計算1!+2!+3!+…+10!的值并輸出。
【問題分析】 使用函數(shù)的嵌套調(diào)用實現(xiàn)，定義sum()函數(shù)計算累加，以及fac()函數(shù)計算階乘。執(zhí)行時首先調(diào)用sum()函數(shù)，然后sum()函數(shù)中再調(diào)用fac()函數(shù)。
【參考代碼】
def fac(k): #定義fac()函數(shù)，計算階乘
i = 2
t = 1
while i <= k:
t *= i
i += 1
return t #返回階乘結(jié)果
函數(shù)的嵌套
3.1
【參考代碼】（續(xù)）
def sum(n): #定義sum()函數(shù)，計算累加
s = 0
i = 1
while i <= n:
s = s + fac(i) #調(diào)用fac()函數(shù)
i += 1
return s #返回累加結(jié)果
print('1!+2!+3!…10!=', sum(10)) #調(diào)用sum()函數(shù)
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-12所示。
圖5-12 例5-12程序運行結(jié)果
函數(shù)的遞歸
3.2
Python支持函數(shù)的遞歸調(diào)用，它是一種函數(shù)嵌套調(diào)用的特殊形式，即函數(shù)直接或間接地調(diào)用其本身。直接遞歸調(diào)用是在函數(shù)中調(diào)用自身，例如：
def fun(): #定義fun()函數(shù)
fun() #調(diào)用fun()函數(shù)
間接遞歸調(diào)用是在fun()函數(shù)中調(diào)用fun1()函數(shù)，而fun1()函數(shù)又調(diào)用了fun()函數(shù)，例如：
def fun(): #定義fun()函數(shù)
fun1() #調(diào)用fun1()函數(shù)
def fun1(): #定義fun1()函數(shù)
fun() #調(diào)用fun()函數(shù)
函數(shù)的遞歸
3.2
【例5-13】 計算斐波那契數(shù)列的第n項。斐波那契數(shù)列從第3項開始，元素的值為前兩個元素相加得到，如1、1、2、3、5、8、13、21、34、55。
【問題分析】 定義函數(shù)fib(n)計算數(shù)列的第n項，由題可知fib(n)=fib(n-1)+fib(n-2)，因此可使用遞歸函數(shù)解決該問題。
【參考代碼】
def fib(n):
if n == 1:
return 1
elif n == 2:
return 1
else:
return fib(n - 1) + fib(n - 2)
n = int(input('請輸入一個正整數(shù)：'))
print('斐波那契數(shù)列的第{}項為：{}'.format(n, fib(n)))
函數(shù)的遞歸
3.2
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-13所示。
圖5-13 例5-13程序運行結(jié)果
【程序說明】 本例題中，n=1和n=2時都返回1，這就是該函數(shù)的終止條件。當n等于5時，該程序的執(zhí)行過程如圖5-14所示。
圖5-14 計算斐波那契數(shù)列第5項的執(zhí)行過程
PART 04
我的地盤聽我的
局部變量和全局變量
4.1
局部變量是定義在函數(shù)內(nèi)的變量，只能在變量定義開始到函數(shù)結(jié)束的范圍內(nèi)使用，它與函數(shù)外具有相同名稱的其他變量沒有任何關(guān)系。不同函數(shù)中，可以使用相同名稱的局部變量，它們代表不同的對象，互不干擾。此外，函數(shù)的形參也屬于局部變量，作用范圍僅限于函數(shù)內(nèi)部。
在函數(shù)外定義的變量稱為全局變量，它在變量定義開始到整個程序結(jié)束的范圍內(nèi)有效。
局部變量和全局變量
4.1
【例5-14】 分析下面程序的運行結(jié)果。
【問題分析】 定義函數(shù)fib(n)計算數(shù)列的第n項，由題可知fib(n)=fib(n-1)+fib(n-2)，因此可使用遞歸函數(shù)解決該問題。
【參考代碼】
num = 3 #創(chuàng)建全局變量num
def fun(): #定義fun()函數(shù)
num = 5 #創(chuàng)建局部變量num
print('函數(shù)內(nèi)局部變量num的值：', num) #輸出局部變量num的值
fun() #調(diào)用fun()函數(shù)
print('函數(shù)外全局變量num的值：', num) #輸出全局變量num的值
局部變量和全局變量
4.1
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-15所示。
圖5-15 例5-14程序運行結(jié)果
【程序說明】 在此程序中，定義了兩個名為num的變量。在函數(shù)內(nèi)的num變量為局部變量，調(diào)用函數(shù)后num的值為5，故函數(shù)內(nèi)的輸出為5；離開函數(shù)后，在函數(shù)內(nèi)定義的num變量失效，此時全局變量num有效，故函數(shù)外的輸出為3。
global和nonlocal關(guān)鍵字
4.2
使用global關(guān)鍵字可分為以下兩種情況。
（1）變量已在函數(shù)外創(chuàng)建，如果需要在函數(shù)內(nèi)使用或修改該變量，須在函數(shù)內(nèi)使用關(guān)鍵字global聲明該全局變量。
（2）變量沒有在函數(shù)外創(chuàng)建，在函數(shù)內(nèi)直接使用global關(guān)鍵字聲明全局變量，然后賦值，調(diào)用該函數(shù)后，會創(chuàng)建新的全局變量，在函數(shù)外也可以使用或修改該變量。
1． global關(guān)鍵字
global和nonlocal關(guān)鍵字
4.2
1． global關(guān)鍵字
【例5-15】 分析以下程序的運行結(jié)果。
【參考代碼】
num = 5 #創(chuàng)建全局變量num
def fun(): #定義fun()函數(shù)
global num #使用global關(guān)鍵字聲明num
num += 1 #num加1
print('函數(shù)內(nèi)num的值：', num) #函數(shù)內(nèi)輸出num的值
fun() #調(diào)用fun()函數(shù)
print('函數(shù)外num的值：', num) #函數(shù)外輸出num的值
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-16所示。
圖5-16 例5-15程序運行結(jié)果
global和nonlocal關(guān)鍵字
4.2
1． global關(guān)鍵字
【程序說明】 在fun()函數(shù)外創(chuàng)建全局變量num，然后在fun()函數(shù)內(nèi)使用global關(guān)鍵字聲明num，此時，函數(shù)內(nèi)的num就是函數(shù)外的全局變量num。因此，在函數(shù)內(nèi)num的初始值為5，執(zhí)行“num += 1”語句后，num的值為6，函數(shù)外的num值也為6。
如果沒有“global num”這條語句，函數(shù)內(nèi)的num為局部變量，執(zhí)行“num += 1”這條語句前須對num賦值，否則，執(zhí)行程序時將提示“l(fā)ocal variable 'num' referenced before assignment”錯誤信息，即“在賦值前引用了局部變量num”，如圖5-17所示。
圖5-17 錯誤信息
global和nonlocal關(guān)鍵字
4.2
2． nonlocal關(guān)鍵字
【例5-16】 分析以下程序的運行結(jié)果。
【參考代碼】
def outer():
num = 1
def inner():
nonlocal num #nonlocal關(guān)鍵字聲明變量
num = 2
print('inner函數(shù)中num的值：',num)
inner()
print('outer函數(shù)中num的值：',num)
outer()
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-18所示。
圖5-18 例5-16程序運行結(jié)果
global和nonlocal關(guān)鍵字
4.2
2． nonlocal關(guān)鍵字
【程序說明】 在inner()函數(shù)中使用了nonlocal關(guān)鍵字聲明num，即inner()函數(shù)中的num就是outer()函數(shù)中的num。因此，將num修改為2后，inner()函數(shù)和outer()函數(shù)中的輸出都是2。
如果沒有“nonlocal num”這條語句，那么在inner()函數(shù)中的num就是局部變量，其值為2，在outer()函數(shù)中的num值為1，運行結(jié)果如圖5-19所示。
圖5-19 沒有“nonlocal num”語句的運行結(jié)果
PART 05
隱藏名字的積木
隱藏名字的積木
5
關(guān)鍵字lambda用于定義一種特殊的函數(shù)——匿名函數(shù)，又稱lambda函數(shù)。匿名函數(shù)并非沒有名字，而是將函數(shù)名作為函數(shù)結(jié)果返回，其基本語法格式如下。
函數(shù)名 = lambda [參數(shù)列表]:表達式
簡單地說，lambda函數(shù)用于定義簡單的、能夠在一行內(nèi)表示的函數(shù)，返回一個函數(shù)名。例如：
#定義lambda函數(shù)，用于計算兩個數(shù)的和，并將函數(shù)名賦給sum
sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2
#調(diào)用sum()函數(shù)，輸出返回值結(jié)果為30
print('兩數(shù)相加后的值為：', sum(10, 20))
lambda函數(shù)常用在臨時需要一個類似于函數(shù)的功能，但又不想定義函數(shù)的場合。例如，作為內(nèi)置函數(shù)sorted()和列表方法sort()的key參數(shù)。
隱藏名字的積木
5
【例5-17】 將學(xué)生信息（包括學(xué)號、姓名和成績）按成績升序排序后輸出。
【參考代碼】
#定義學(xué)生信息列表，元素為字典
stu = [{'num': '201801', 'name': '王五', 'score': 89},
{'num': '201802', 'name': '劉軍', 'score': 95},
{'num': '201803', 'name': '李夢', 'score': 85}]
stu.sort(key=lambda x: x['score']) #按成績升序排序
for s in stu:
#輸出列表中的元素
print('學(xué)號:',s['num'],'姓名:',s['name'],'成績:',s['score'])
【問題分析】 首先使用字典存儲每個學(xué)生的信息，再用列表存儲多個學(xué)生信息。然后使用sort()方法對列表按學(xué)生成績進行升序排序，并使用lambda函數(shù)作為參數(shù)key的值。
隱藏名字的積木
5
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-20所示。
圖5-20 例5-17程序運行結(jié)果
PART 06
積木盒子
模塊的導(dǎo)入
6.1
import 模塊名 [as 別名]
使用這種方式導(dǎo)入模塊后，調(diào)用模塊中的函數(shù)時須在函數(shù)名前加上模塊名作為前綴，其語法格式如下。
使用import關(guān)鍵字導(dǎo)入整個模塊的基本語法格式如下。
1．導(dǎo)入整個模塊
模塊名.函數(shù)名
因為在多個模塊中，可能存在名稱相同的函數(shù)，此時如果只通過函數(shù)名來進行調(diào)用，解釋器將無法知道到底要調(diào)用哪個函數(shù)。例如：
print(math.sqrt(4)) #輸出4的開方，結(jié)果為2.0
當模塊名很長時，可為導(dǎo)入的模塊設(shè)置別名，然后使用“別名.函數(shù)名”的方式調(diào)用函數(shù)。例如：
import random as r #導(dǎo)入random模塊，并設(shè)置別名為r
print(r.randint(1, 100)) #輸出1～100的隨機整數(shù)，結(jié)果可能為20
模塊的導(dǎo)入
6.1
from 模塊名 import 函數(shù)名 [as 別名]
使用這種方式僅導(dǎo)入明確指定的函數(shù)，并且可以為導(dǎo)入的函數(shù)設(shè)置別名。這種導(dǎo)入方式可以減少查詢次數(shù)，提高訪問速度，同時也可以減少代碼量。在調(diào)用函數(shù)時，不需要使用模塊名作為前綴。例如：
當只需要用到模塊中的某個函數(shù)時，可只導(dǎo)入特定的函數(shù)，其基本語法格式如下。
2．導(dǎo)入特定的函數(shù)
from math import sqrt #只導(dǎo)入math中的指定函數(shù)sqrt()
print(sqrt(9)) #輸出9的開方，結(jié)果為3.0
from random import randint as r #給導(dǎo)入的randint()函數(shù)設(shè)置別名為r
print(r(1, 10)) #輸出1～10的隨機整數(shù)，結(jié)果可能為7
模塊的導(dǎo)入
6.1
from 模塊名 import *
例如：
使用“*”符號可導(dǎo)入模塊中的所有內(nèi)容（包括函數(shù)和常量等），其基本語法格式如下。
3．導(dǎo)入模塊中所有內(nèi)容
from math import * #導(dǎo)入math模塊中的所有內(nèi)容
print(pi) #輸出常數(shù)π，結(jié)果為3.141592653589793
print(log2(8)) #計算并輸出以2為底的對數(shù)值，結(jié)果為3.0
print(sqrt(16)) #計算并輸出16的開方，結(jié)果為4.0
這種方式可以直接使用模塊中的所有函數(shù)而不需要再使用模塊名作為前綴。但一般并不推薦這樣使用，因為這樣做會降低代碼的可讀性，同時會導(dǎo)致命名空間的混亂。
模塊的創(chuàng)建
6.2
每個Python文件都可以作為一個模塊，模塊名就是文件名。例如，現(xiàn)有一個文件“add.py”，其中定義了添加學(xué)生信息的函數(shù)addStuInfo()，代碼如下。
#添加一個學(xué)生信息
def addStuInfo(stuInfos):
num = input('請輸入新學(xué)生的學(xué)號：') #提示并獲取學(xué)生的學(xué)號
name = input('請輸入新學(xué)生的姓名：') #提示并獲取學(xué)生的姓名
sex = input('請輸入新學(xué)生的性別（男/女）：') #提示并獲取學(xué)生的性別
newInfo = {} #定義字典
#將學(xué)生信息保存在字典中
newInfo['num'] = num
newInfo['name'] = name
newInfo['sex'] = sex
stuInfos.append(newInfo) #將字典添加到列表中
模塊的創(chuàng)建
6.2
【例5-18】 調(diào)用上述add模塊中的addStuInfo()函數(shù)，添加3個學(xué)生信息并輸出。
【參考代碼】
import add #導(dǎo)入add模塊
stuInfos = [] #創(chuàng)建空列表
for i in range(3): #循環(huán)3次
add.addStuInfo(stuInfos) #調(diào)用addStuInfo()函數(shù)，添加學(xué)生信息
for info in stuInfos: #遍歷列表
print(info) #輸出列表的元素
模塊的創(chuàng)建
6.2
【運行結(jié)果】 程序運行結(jié)果如圖5-21所示。
圖5-21 例5-18程序運行結(jié)果
__name__屬性
6.3
在實際開發(fā)過程中，開發(fā)人員為了測試模塊的效果，會自行在模塊中添加測試信息。例如，在“add.py”文件中添加測試代碼如下。
#添加一個學(xué)生信息
def addStuInfo(stuInfos):
num = input('請輸入新學(xué)生的學(xué)號：') #提示并獲取學(xué)生的學(xué)號
name = input('請輸入新學(xué)生的姓名：') #提示并獲取學(xué)生的姓名
sex = input('請輸入新學(xué)生的性別（男/女）：') #提示并獲取學(xué)生的性別
newInfo = {} #定義字典
__name__屬性
6.3
此時，如果在其他程序中導(dǎo)入此模塊，測試代碼會在導(dǎo)入時自動運行。重新運行例5-18程序，運行結(jié)果如圖5-22所示。
#將學(xué)生信息保存在字典中
newInfo['num'] = num
newInfo['name'] = name
newInfo['sex'] = sex
stuInfos.append(newInfo) #將字典添加到列表中
#測試代碼
stuInfos = [] #創(chuàng)建空列表
addStuInfo(stuInfos) #調(diào)用addStuInfo()函數(shù)
print('測試信息', stuInfos) #輸出測試信息
__name__屬性
6.3
圖5-22 “add.py”文件中添加測試代碼后例5-18程序運行結(jié)果
__name__屬性
6.3
【程序說明】 從上述結(jié)果可以看出，“add.py”中的測試代碼也運行了。但這并不合理，測試代碼應(yīng)只在單獨執(zhí)行“add.py”文件時執(zhí)行，而不應(yīng)在其他文件中作為模塊導(dǎo)入時執(zhí)行。
為解決這個問題，Python提供了一個__name__屬性。通過__name__屬性可以識別程序的使用方式：當作為模塊導(dǎo)入時，則其__name__屬性的值被自動設(shè)置為模塊名；如果作為程序直接運行，則其__name__屬性被自動設(shè)置為字符串“__main__”。因此，如果想要在模塊被導(dǎo)入時，模塊中的某一代碼塊不執(zhí)行，可以通過判斷__name__屬性的值來實現(xiàn)。
例如，如果將“add.py”作為程序直接運行時，執(zhí)行測試代碼，而“add.py”作為模塊導(dǎo)入時，不執(zhí)行測試代碼，可將“add.py”文件中的測試代碼修改如下。
#測試代碼
if __name__ == '__main__': #識別當前的運行方式
stuInfos = [] #創(chuàng)建空列表
addStuInfo(stuInfos) #調(diào)用addStuInfo()函數(shù)
print('測試信息', stuInfos) #輸出測試信息
__name__屬性
6.3
再次運行例5-18程序，可以看到“add.py”文件中的測試代碼沒有執(zhí)行，程序運行結(jié)果如圖5-23所示。
圖5-23 “add.py”文件中添加__name__屬性后例5-18程序運行結(jié)果
包
6.4
為了更好地組織模塊，通常會將多個模塊放在一個目錄中，該目錄稱為包。且該目錄下必須存在__init__.py文件（文件內(nèi)容可以為空）。例如，有下面包結(jié)構(gòu)。
package_1
|—— __init__.py
|—— module_1.py
|—— module_2.py
|—— module_3.py
main.py
包
6.4
此時，如果“main.py”想要調(diào)用package_1包中模塊module_1中的fun()函數(shù)，可以用下面代碼實現(xiàn)。
import package_1.module_1 #導(dǎo)入模塊
package_1.module_1.fun() #調(diào)用函數(shù)
也可以用下面代碼實現(xiàn)。
from package_1 import module_1 #導(dǎo)入模塊
module_1.fun() #調(diào)用函數(shù)
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